骆利群院士Science发表神经学新文章

【字体: 时间:2014年11月03日 来源:生物通

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  来自斯坦福大学的研究人员发表了题为“Dendrite morphogenesis depends on relative levels of NT-3/TrkC signaling”的研究论文,证实树突的形态发生取决于NT-3/TrkC信号的相对水平。相关成果发布在10月31日的《科学》(Science)杂志上。

  

生物通报道  来自斯坦福大学的研究人员发表了题为“Dendrite morphogenesis depends on relative levels of NT-3/TrkC signaling”的研究论文,证实树突的形态发生取决于NT-3/TrkC信号的相对水平。相关成果发布在10月31日的《科学》(Science)杂志上。

文章的通讯作者是知名的华人科学家骆利群(Liqun Luo)教授,这位从中国科技大学少年班里走出来的科学家30岁成为美国顶尖名校博士导师,领导斯坦福大学生物系规模最大实验室,获得了一个又一个重要的科研成果,现任斯坦福大学生物系教授,霍德华休斯医学院研究员。2012年其当选为美国科学院院士(延伸阅读:骆利群院士最新Nature文章 )。

神经营养因子 ( neurotrophin, NT )是一类由神经所支配的组织(如肌肉)和星形胶质细胞产生的且为中枢和外周神经系统神经元生长与存活所必需的生长因子家族。神经营养因子通常在神经末梢以受体介导式入胞的方式进入神经末梢,再经逆向轴浆运输抵达胞体,促进胞体合成有关的蛋白质,从而发挥其支持神经元生长、发育和功能完整性的作用。

至今在哺乳动物中已发生了多种神经营养因子:神经生长因子(NGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)、神经营养因子-3(NT-3)、神经营养因子-4/5(NT-4/5)和睫状神经营养因子(CNTF)和胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)等。每一种神经营养因子在中枢神经和外周神经系统中对不同的神经元起作用,其功能是通过相应地受体来介导。

现已鉴定出两类神经营养因子受体,一类是神经生长因子低亲和力受体即p75NTR或LNGFR,所有的神经营养因子都能与p75NTR以几乎同样的亲和力结合。另一类则是高亲和力受体Trk家族,它们是一类酪氨酸激酶受体,介导神经细胞分化信号的传导。每一种神经营养因子选择性地与一种特定的Trk受体结合:TrkA与NGF结合,TrkB与BDNF结合、TrkC与NT-3/ NT-4相互作用。

尽管科学家们近年来针对BDNF展开了激烈的研究,对于广泛表达于发育和成体大脑中的NT-3和受体TrkC却了解甚少。由于NT-3或TrkC基因敲除小鼠会在出生后早期死亡且表型分析的细胞分辨率有限,阻碍了评估NT-3/TrkC信号在体内大脑中枢中的作用。

众所周知,在外周神经系统中发育中的轴突会相互竞争限量的靶源性神经营养因子以维持生存和生长。在这篇文章中,研究人员提出了另一种与小脑浦肯野细胞(Purkinje cell)树突棘发育相关的交互模式。他们证实TrkC是小鼠小脑浦肯野细胞树突生长和分枝的必要条件。来自突触前神经元(颗粒细胞)的NT-3对于突触后神经元(浦肯野细胞)中TrkC依赖性的竞争性树突形态发生至关重要。由此,新研究为我们揭示了从前未知的一种神经回路发育机制。

(生物通:何嫱)

作者简介:

骆利群,毕业于上海华东师范大学一附中,1981年初中毕业后考取中国科学技术大学少年班。1985年,他被中科院生化所免试录取为研究生,1986年1月获郭沫若奖学金,1987年8月赴美留学,在美国Brandeis大学生物系攻读博士学位,1992年6月获博士学位。

1992年9月,骆利群博士赴加州大学旧金山分校从事博士后研究,1996年12月起,他在美国斯坦福大学任助理教授,副教授,教授,研究神经网络的结构和发育。

1987年起骆利群博士先后在《美国科学院学报》、《神经元》、《神经科学杂志》、《基因与发育》、《细胞》、《自然》等世界的学术刊物上发表多篇论文。1997年,获得斯洛恩基金奖。2001年,他任美国《神经元》杂志副主编。2005年3月,当选美国霍华德休斯基金会(HHMI)研究员。同年9月,获得Jacob K. Javits奖。2012年其当选为美国科学院院士。

生物通推荐原文摘要:

Dendrite morphogenesis depends on relative levels of NT-3/TrkC signaling

Neurotrophins regulate diverse aspects of neuronal development and plasticity, but their precise in vivo functions during neural circuit assembly in the central brain remain unclear. We show that the neurotrophin receptor tropomyosin-related kinase C (TrkC) is required for dendritic growth and branching of mouse cerebellar Purkinje cells. Sparse TrkC knockout reduced dendrite complexity, but global Purkinje cell knockout had no effect. Removal of the TrkC ligand neurotrophin-3 (NT-3) from cerebellar granule cells, which provide major afferent input to developing Purkinje cell dendrites, rescued the dendrite defects caused by sparse TrkC disruption in Purkinje cells. Our data demonstrate that NT-3 from presynaptic neurons (granule cells) is required for TrkC-dependent competitive dendrite morphogenesis in postsynaptic neurons (Purkinje cells)—a previously unknown mechanism of neural circuit development

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