罗振革研究小组Nature、Cell两子刊文章解析神经研究进展

　　生物通报道：罗振革博士毕业于南开大学生物系，之后在北京军事医学科学院获得硕士和博士学位，2000年赴美国阿拉巴马大学医学院神经生物学系进行博士后访问学者研究，在此期间从事突触形成过程中的细胞信号传导研究。

2003年他获得中科院“****”人才称号，继续进行神经细胞发育和突触形成的分子机理方面的研究。近期其领导的突触信号研究组取得了重要研究进展，分别于权威性的神经学期刊《Neuron》和《自然》子刊：《Nature Cell Biology》上发表了研究报告。

原文摘要：
Neuron， Vol 55， 247-260， 19 July 2007
Rapsyn Interaction with Calpain Stabilizes AChR Clusters at the Neuromuscular Junction
[Abstract]

Published online: 10 June 2007; | doi:10.1038/ncb1603 
Dishevelled promotes axon differentiation by regulating atypical protein kinase C 
[Abstract]

罗振革研究小组的研究方向主要是突触发育和可塑性研究，突触是神经传递的基本单元，其形成，发育及可塑性的研究是神经科学的核心问题之一。

其中神经肌肉接头（NMJ）是由运动神经元和肌纤维之间形成的突触，由于其结构的简单性和可及性，NMJ成为经典的突触研究模型。突触后神经递质受体的聚集对于保证突触形成及有效的信息传递致关重要。乙酰胆碱受体（AChR）在NMJ的聚集是由Agrin／MuSK信号系统介导的，运动神经元产生的Agrin通过激活肌肉细胞表面的受体酪氨酸激酶MuSK导致AChR的聚集，细胞内AChR受体关联蛋白Rapsyn对NMJ形成也不可或缺，但其作用机理有待阐明。

在前期研究中，他们发现MuSK不仅起信号分子的作用，而且可以作为脚手架蛋白（Scaffold Protein），形成一个以MuSK为中心的蛋白复合物，其中包含DVL1和GGT，从而保证下游信号分子Rac1，Cdc42及PAK在NMJ突触后有效激活，进而导致细胞骨架重排及AChR的Clustering。

在第一篇文章中，罗振革等人与乔治亚州医学院神经学系，澳大利亚昆士兰大学（The University of Queensland），意大利乌迪内大学（Universita di Udine）等处的研究人员合作，发现了神经肌肉接头突触形成过程中的新机制。

神经肌肉接头(NMJ)是由来自脊髓的运动神经元和肌肉细胞之间形成的突触，控制机体的运动功能，其发育异常会导致多种运动机能障碍。神经肌肉接头是研究突触形成的经典模型，运动神经元产生的聚集素(agrin)促进突触结构的形成和稳定，近年发现神经递质乙酰胆碱(ACh) 除了能激动其受体AChR以外，还引起受体的解聚，从而导致突触结构的解体。

但是乙酰胆碱如何结聚其受体—正性信号聚集素如何“对抗”负性信号呢？罗振革研究员带领其博士生陈飞、钱磊等人对这些问题进行了系统研究。他们发现乙酰胆碱使其受体解聚的“罪魁祸首”是一种钙依赖的蛋白酶calpain，乙酰胆碱激活calpain导致AChR结聚。相反，聚集素抑制calpain从而稳定突触结构。

研究进一步发现，聚集素对calpain的抑制作用是通过一种叫做rapsyn的蛋白来实现的，rapsyn与calpain具有直接的相互作用，这种结合可以抑制calpain的活性，聚集素通过促进rapsyn与calpain的结合来稳定突触结构。因此，正负信号在细胞内的“博弈”导致突触结构的重塑和稳定。这些结果揭示了rapsyn出人意料的功能以及聚集素全新的作用机制，对神经肌传导紊乱和运动功能障碍的治疗也将有重要的借鉴意义，此项研究成果已申请专利。

《Neuron》匿名审稿人对此文作出了高度评价， 认为“该研究将人们对agrin， rapsyn， CDK5和新因子calpain的理解提高到一个新的水平……”， “该研究加深了我们对agrin信号路径的理解”。

在第二篇文章中，这一研究小组的成员解开了神经元轴树突极性分化过程中非典型蛋白激酶（atypical protein kinase C，aPKCs）与PAR3，PAR6形成的复合物上游调控的关键元件之谜，是神经细胞极性分化与建立的机理研究的一项重要成果。参予这一研究的还包括张娴、朱机、杨国英、王庆杰、钱磊等人，这一项目得到了中科院“****”、科技部“973”项目和重大研究计划、自然基金委以及上海市科委的资助。

神经元的基本功能是接收信息、处理信息并传出信息，这种功能由其特殊结构决定：多根树突负责接收信息，单根轴突负责传出信息。神经元轴-树突极性的建立以及轴突的发育是形成神经网络的基础，对其分子机制的研究是神经科学的基本问题。

蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)通过影响多种蛋白质底物磷酸化，参与一系列与生命现象有关的过程，如细胞信号传递，细胞增殖与分化，基因表达，细胞形态改变，神经递质释放等。根据其结构及辅助因子的不同，通常将PKC分成3大类，即典型的PKCs(α，βⅠ，βⅡ，γ)，新PKCs(δ，ε，η，θ，μ)和非典型PKCs(ζ，λ，ι)

研究发现非典型蛋白激酶（atypical protein kinase C，aPKCs）与PAR3，PAR6形成的复合物对于轴树突分化（axon-dendrite differentiation）是一种必要元素——神经元轴树突极性分化以及轴突的发育是形成神经网络的基础，对其分子机制的研究是神经科学的基本问题，目前对于调控aPKCs与PAR3，PAR6复合物活性的上游元件却了解的非常少。

在这篇文章中，研究人员发现培养的海马神经元aPKC是被Dishevelled (Dvl)——一种Wnt下游效应因子直接调控的，Dvl可以通过结合、稳定并激活 aPKC促进轴突发育。除此之外，研究人员还发现Wnt5a——一种非经典的Wnt（noncanonical Wnt）也参予了这一过程，可以促进神经元极性建立和轴突生长，这一作用会由于Dvl的负调控或aPKC的抑制受到消弱。

这些研究结果是神经细胞极性分化与建立的机理研究的一项重要成果，有助于研究人员进一步深入分析神经元轴树突极性分化以及轴突的发育，也为神经退行性疾病等神经相关疾病的治疗提供了新线索。
（生物通：张迪）

附：
罗振革

个人简介 

1988年毕业于南开大学生物系；
1991年和1995年，于北京军事医学科学院获得硕士和博士学位；
于1998年被军事医学科学院聘为副研究员；
从2000年1月至2003年5月，在美国阿拉巴马大学医学院神经生物学系进行博士后访问学者研究。在此期间从事突触形成过程中的细胞信号传导研究；
于2003年6月受聘担任中国科学院上海神经科学研究所研究员，突触信号研究组组长。

罗振革研究员于2003年获得中科院“****”人才称号，随后获得优先资助。
另外，罗振革博士还承担“上海市基础研究重点课题”和“国家自然科学基金重大研究项目”等多项课题。

研究方向 
神经细胞发育和突触形成的分子机理

研究工作 
罗振革博士主要从事突触发育和可塑性研究。突触是神经传递的基本单元，其形成，发育及可塑性的研究是神经科学的核心问题之一。神经肌肉接头（ＮＭＪ）是由运动神经元和肌纤维之间形成的突触，由于其结构的简单性和可及性，ＮＭＪ成为经典的突触研究模型。突触后神经递质受体的聚集（Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ）对于保证突触形成及有效的信息传递致关重要。乙酰胆碱受体（ＡＣｈＲ）在ＮＭＪ的聚集是由Ａｇｒｉｎ／ＭｕＳＫ信号系统介导的，运动神经元产生的Ａｇｒｉｎ通过激活肌肉细胞表面的受体酪氨酸激酶ＭｕＳＫ导致ＡＣｈＲ的聚集， 细胞内AChR受体关联蛋白Rapsyn对NMJ形成也不可或缺，但其作用机理有待阐明。罗振革研究员的前期研究发现，MｕSK不仅起信号分子的作用，而且可以作为脚手架蛋白（Scaffold Protein），形成一个以MｕSK为中心的蛋白复合物，其中包含DVL1和GGT，从而保证下游信号分子Rac1，Cdc42及PAK在NMJ突触后有效激活，进而导致细胞骨架重排及ACｈR的Clustering。以此为基础，罗振革研究员现在的研究集中于以下两方面：1）Rapsyn的作用机理；2）Wnt信号系统对突触形成的调节作用。另外，还在开展神经细胞的极性形成机理，神经递质受体转运和定位的分子事件的研究工作。 


近期论文：

Luo， ZG.， Je， H.， Wang， Q.， Yang， F.， Clem Dobbins， G.， Yang， Z.， Xiong， W.， Lu， B.， and Mei， L. (2003) Implication of Geranylgeranyltransfersae in Synapse Formation. Neuron， 40(4): 703-717

Luo， ZG.， Wang， Q.， Xiong， W.， and Mei， L. (2003) Signaling complexes for postsynaptic differentiation. J Neurocyt.， 32(5-8): 697-708 (Review) 

Luo，ZG.， Wang， Q.， Zhou JZ.， Wang J.， Liu， M.， He X.， Wynshaw-Boris， A.， Xiong， W.， Lu B.， Mei L. Regulation of AchR clustering by Dishevelled Interacting with MuSK and PAK1. Neuron 2002; 35(3):489-505.(Featured in Neurobiology Paper Alert， Curr. Opinion Neurobiol. 12:463-470， 2002) 

Hamblet， N.， Lijam， N.， Ruiz-Lozano， P.， Wang， J.， Yang， Y.， Luo， Z.， Mei， L.， Chien， K.， Sussman， D.， and Wynshaw-Boris， A. (2002) Dishevelled-2 is essential for cardiac outflow tract development， somite segmentation， and neural tube closure. Development， 129(24): 5827-5838

Huang， Y.， Wang， Q.， Won， S.， Luo， Z.， Xiong， W.， and Mei，. (2002) Compartmentalized NRG signaling and PDZ domain-containing proteins in synapse structure and function. Int J Dev Neurosci.， 20(3-5): 173-185