研究人员识别出大脑发育的关键蛋白

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[生物通讯]研究人员新识别出一种蛋白质，有助于解释为什么人类的大脑皮层与其它物种相比不成比例地大。这篇发表在7月19日期《科学》(Science)杂志上的文章为大脑负责使我们人类优于其它物种的智力的部分的发育“蓝图”补充进了重要一环。

    “这项研究探查了大脑皮层如何发育以及一种叫做β连环蛋白（beta catenin)的蛋白质对皮层发育的作用。”文章的高级作者、Beth Israel Deaconess医学中心的神经遗传学家Christopher A. Walsh解释说。 Walsh研究大脑皮层发育以及其在智力迟钝和癫痫症中的作用已近10年了。

    作为大脑最大的结构，大脑皮层是我们智力－－也就是通常所说的“灰质”的司令部。皮层广大的表面将大脑1000亿个神经元中的三分之二收藏在一个小薄层中，这个小薄层甚至比桔子皮还薄。为了将这个扩张的巨大表面装进人类的头骨中，皮层必需折叠起来，这就导致一系列褶皱和沟壑的产生，使大脑的表面出现许多“皱纹”。这是人脑独有的特征。

    Walsh同时也是哈佛大学医学院的Bullard教授，他与其实验室的一名研究人员、也是波士顿Brigham与妇女医院的病理学家的Anjen Chenn博士一道研究了人类大脑皮层为何以及如何长得如此之大。

    大脑皮层发育是由神经祖细胞的分裂驱动的。所谓神经祖细胞就是最终分化产生大脑神经元的分裂细胞。不同于机体的其它组织，动物出生前脑细胞就停止分裂，完全成形。

    该研究检查了β连环蛋白在大脑皮层发育中的作用。位于细胞内靠近细胞膜部位的一种蛋白质，具有连接膜蛋白与胞内细胞骨架的功能。Catenin源自拉丁文“Catena”。尽管该蛋白存在于机体的许多组织中，而且在肿瘤中也有活性，但其功能一直未知。为检查β连环蛋白活化时是否能够调节大脑神经元的信号传导，Walsh 和 Chenn 创造出神经祖细胞中过量表达β连环蛋白的转基因小鼠。

    “小鼠的大脑皮层正常情况下光滑而平坦如一张纸。”Walsh解释说。”但人类的大脑皮层则是非常褶皱。这是由于要把一张大纸塞到一个小容器中。我们发现在过量表达β连环蛋白的转基因小鼠中，小鼠大脑皮层发生戏剧性的生长，不再是一张平整的纸，而是象人类大脑一样折叠出许多‘皱纹’。”

    Walsh推测说，可能的情况的就是β连环蛋白在大脑中起着类似“开关”的作用，告诉细胞是保持分裂状态还是停止分裂，变成神经元。β连环蛋白的过量表达引起更多细胞继续分裂，导致皮层持续生长发育。他还补充说，同样的机制可能也可以解释为什么β连环蛋白的活化与肿瘤也有关：虽然β连环蛋白不会加快细胞分裂的实际速度，但它阻止分裂细胞的“关闭”，导致组织的生长比正常情况下快。

    “相反的情况，也就是大脑皮层生长过慢就会引起疾病。”Walsh 补充说。“例如，智力迟钝就病人的大脑皮层比正常情况下小，因而表面就缺少正常情况下应有的褶皱。虽然我们尚不知道β连环蛋白的产生在小脑儿童中是否出现异常，但进一步了解大脑皮层面积的调控对于研究大脑发育、大脑进化，也许还有癌症都极有意义。”

    该研究由美国国家神经疾病和中风研究院资助。Anjen Chenn 是Howard Hughes医学研究院的一名外科学博士后研究人员。

    Beth Israel Deaconess 医学中心是哈佛大学医学院的一家主要病人看护、研究和教学附属机构，也是CareGroup 医疗保健系统的创建成员之一。Beth Israel Deaconess 美国独立教学医院中获得美国国家卫生院资助最多的第三大赢家。

消息来源：Beth Israel Deaconess医学中心

生物通摘译自 BIO.COM