Cell：让分子各就其位

　　

生物通报道：来自贝勒医学院，耶鲁大学等处的研究人员发表了题为“A Distal Axonal Cytoskeleton Forms an Intra-Axonal Boundary that Controls Axon Initial Segment Assembly”的文章，发现了一种远端轴突骨架能作为边界，让锚蛋白AnkyrinG能在合适的位置定位，行使功能，这一成果公布在Cell杂志上。

领导这一研究的是贝勒医学院副教授Matthew N. Rasband，他表示，“众所周知，AnkyrinG是轴突形成起始段必需的蛋白因子，没有这种轴突起始段，就不能完成神经细胞中的信息输出”，“目前发现的所有轴突起始段蛋白都需要AnkyrinG，因此如果这种蛋白缺失，那么轴突起始段就无法形成，神经信息无法传递。”

为了解答AnkyrinG如何达到合适的位置，行使功能的，文章的第一作者，贝勒医学院神经科学博士后研究员Mauricio Galiano，与Rasband一道，着手分析轴突起始段形成的机制，结果他们发现发育过程中，AnkyrinG总是准确出现在同一位点。

“这种蛋白进入轴突，然后就像是撞到墙壁一样，不能再往前走一步了”，Rasband说，“我们观察到，这种蛋白在非常接近细胞体的位置停了下来，开始装填。这说明在这一区域存在某种边界，或者屏障。”

为了进一步了解这种边界的特性，研究人员又进一步分析了，当干扰，或者去除这种边界后，AnkyrinG在不同区域聚集的情况。

在细胞培养小鼠模型中，研究人员沿着轴突移动不同距离的边界，这样他们能改变轴突起始段的长度，如果边界距离细胞的位置，比起始段长，那么边界就长，如果离的近，那么这个长度就会减少。

而当研究人员将边界完全移开，那么AnkyrinG就无法在合适的位置聚集，轴突起始段也无法形成。

“我们开始预计，是有一种分子来募集AnkyrinG，但结果发现是一种边界屏障”，Rasband说，“这一发现意义重大，因为这表明不仅是轴突起始段，AnkyrinG蛋白发现的所有区域，都有可能具有相似的屏障机制。”

Rasband表示，在许多失序症，比如自闭症，或者癫痫，AnkyrinG负责形成的蛋白都出现了问题，因此了解这些分子机制，也许将为研发疾病治疗靶标，提供依据。

锚蛋白（Ankyrins）是一类广泛分布于细胞膜上，由多个锚蛋白重复序列（ANK）结构域构成的连接蛋白。在多种可兴奋细胞，包括神经细胞、心肌细胞以及骨骼肌细胞中，AnkyrinG不仅通过与细胞骨架蛋白和细胞黏附分子连接，参与细胞结构形成和分化，还能够直接与蛋白激酶和离子通道蛋白等胞膜蛋白连接，调节细胞内外离子交换以及电信号的生成和传导。研究认为AnkyrinG表达异常有可能成为某些可兴奋细胞相关疾病发病机制的一部分。

（生物通：张迪）

原文摘要：

A Distal Axonal Cytoskeleton Forms an Intra-Axonal Boundary that Controls Axon Initial Segment Assembly

AnkyrinG (ankG) is highly enriched in neurons at axon initial segments (AISs) where it clusters Na+ and K+ channels and maintains neuronal polarity. How ankG becomes concentrated at the AIS is unknown. Here, we show that as neurons break symmetry, they assemble a distal axonal submembranous cytoskeleton, comprised of ankyrinB (ankB), αII-spectrin, and βII-spectrin, that defines a boundary limiting ankG to the proximal axon. Experimentally moving this boundary altered the length of ankG staining in the proximal axon, whereas disruption of the boundary through silencing of ankB, αII-spectrin, or βII-spectrin expression blocked AIS assembly and permitted ankG to redistribute throughout the distal axon. In support of an essential role for the distal cytoskeleton in ankG clustering, we also found that αII and βII-spectrin-deficient mice had disrupted AIS. Thus, the distal axonal cytoskeleton functions as an intra-axonal boundary restricting ankG to the AIS.