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【字体: 大 中 小 】 时间:2008年10月30日 来源:PNAS
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生物通报道,中国科学院生命科学研究所神经所神经科学国家重点实验室罗振革教授领导的突触信号研究组树突形成机制方面取得新的研究进展,相关的结果公布在10月28日Proceedings of the National Academy of Science 上。
参与该研究的还有科研助理伏秀青,研究生梁斌,周秀萍和武孔彦。
神经元树突发育受神经活动以及神经营养因子的调控,神经营养因子受内在信号蛋白活性的控制,其中内在信号蛋白包括Rho家族GTPases。Rho GTPases 是细胞内的一组关键性的信息传递体。
罗振革研究小组发现,脑源性神经营养因子依赖性的树突发育过程需要geranylgeranyltransferase I (GGT)酶发挥调控活性,GGT是一种异戊烯转移酶,是Rho GTPases酶的脂质变体形式。
在海马区,GGT过度表达促进树突发育,当GGT表达量下调时,或是表达受阻时树突发育活性降低。GGT的活性受脑源性营养因子和神经极性影响。
研究者对小鼠的神经元树突发育进行活体实验,希望找出影响树突发育的微环境。有趣的是,GGT与原肌凝蛋白相关的激酶B(tropomyosin-related kinase B,TrkB)具有物理上的连接,TrkB是脑源性神经营养因子的受体,GGT与TrkB间的作用因脑极性而加强。人为地阻断GGT-TrkB间的相互作用或是下调GGT的表达量,将导致神经极性化减弱,进而导致树突发育受阻。
原文摘要:TrkB-mediated activation of geranylgeranyltransferase I promotes dendritic morphogenesis
【Abstract】
Dendrite morphogenesis is regulated by neuronal activity or neurotrophins, which may function by activating intrinsic signaling proteins, including Rho family GTPases. Here we report that activity- and brain-derived neurotrophic factor (BDNF)–dependent dendritic morphogenesis requires activation of geranylgeranyltransferase I (GGT), a prenyltransferase that mediates lipid modification of Rho GTPases. Dendritic arborization in cultured hippocampal neurons was promoted by over-expression of GGT, and reduced by inhibition or down-regulation of GGT. Furthermore, GGT was activated by neuronal depolarization or BDNF, both of which promote dendritic arborization, in cultured hippocampal neurons. Moreover, exploration of a novel environment caused activation of GGT in the mice hippocampus, suggesting that neural activity activates GGT in vivo. Interestingly, GGT was physically associated with tropomyosin-related kinase B (TrkB), the receptor for BDNF, and this association was enhanced by depolarization. Disrupting the GGT-TrkB interaction or down-regulating GGT activity attenuated depolarization- or BDNF-induced dendrite development. Finally, the GGT effect on dendrite arborization was prevented by over-expressing Rac1 with the prenylation site deleted or mutated. Thus depolarization- or BDNF-dependent dendrite development may be mediated by GGT-induced prenylation of Rho GTPases.
罗振革
1988年毕业天津南开大学
1995年在中国军事医学科学院获得博士学位
1998年被聘为副研究员
2000-2003年在美国阿拉巴马大学伯明翰分校神经生物学系从事博士后研究
2003年被中科院神经所聘为突触信号研究组组长
目前的研究兴趣主要包括神经突起的分化和突触形成的分子机制。
研究方向
典型的成熟神经元含有一个轴突和多个树突,前者负责将后者接收到的信号传递给其他神经元。突触是神经信号传递的基本单位,由神经末梢的突触前部及胞体和树突的突触后部组成。因此,神经元极化和突触形成是大脑发育的结构基础,其结构的不对称性对于信息的正确传递至关重要。我们关注的问题是神经元极化和突触形成的分子机理。
在研课题包括:
(1)以体外培养的海马神经元为模型筛选决定或影响神经元极性的分子,尤其是调节微管和肌动蛋白细胞骨架组织结构的分子。
(2)研究介导突起生长和/或轴突特化的信号传导机制,尤其是分泌信号(如Wnt)与胞内信号分子的作用。
(3)探讨神经肌肉接头突触后分化的胞内机制,包括促使乙酰胆碱受体聚集的正性信号(如agrin)和消散突触后受体的神经递质(如乙酰胆碱)的作用机理。
(4)鉴定诱导突触前分化的分子。以神经肌肉接头为模型,鉴定可能诱导运动神经末梢突触前分化的肌肉来源的分子。
上述研究最终可为各类神经功能障碍,诸如脊髓损伤、神经肌传导紊乱和神经退行性疾病的治疗提供新的靶点。