新基因介导的细胞通讯

　　

徒步旅行者爬上险峻的喜马拉雅山离不开夏尔巴人向导，神经系统也需要依靠神经轴突成功达到目标地。Salk研究所的研究人员发现，神经元通过“倾听”方向，导航复杂的细胞环境，同时过滤掉不适当的指令以避免迷路。这项发现发表在3月19日出版的《Neuron》。

神经系统由2万个基因控制，含有100万个神经连接，其中大约10个基因家族参与控制轴突的引导。“我们想了解宇宙创建的最复杂的生物机器的‘智能’基因系统，”通讯作者、Salk教授Samuel Pfaff说。“因此，我们从研究运动神经元如何发现它们与身体肌肉的联系开始，探究大脑将信息传递给肌肉以支持运动的过程。”

大脑控制数百块肌肉，以便精确运动。在发育过程中，脊髓中的运动神经元将轴突延伸到中枢神经系统之外，与体内的肌肉细胞相连，每个运动神经元都依赖一组基因来确保轴突正确连接到指定肌肉。

“从最广义上讲，我们希望通过识别异常运动神经元发育相关的基因，然后在其他语境（例如癌症）理解细胞信号的复杂性，”文章一作Dario Bonanomi说。“这项工作不仅向我们展示了神经系统是如何发展的，更广泛地说，也向我们展示了细胞是如何在体内沟通、移动和创造结构的。”

研究小组进行了基因筛选，并用绿色荧光蛋白观察小鼠运动神经元轴突的生长位置。然后追踪轴突，看其是否做出正确或错误的生长决定。通过对轴突的追踪，科学家们发现了一种导致运动轴突“走错路”的基因突变。在这种情况下，运动神经元轴突走了弯路，未能与肌肉正确连接。

经过更深入的调查研究，科学家们发现，这些运动神经元爬上了脊髓边缘，没往肌肉方向走。导致这种有害突变的基因名叫p190，在以前，它被认为可以起到抑制癌症的作用，但是没有研究指出它与发育过程中建立神经元连接有关。

新研究发现，尽管轴突通常会被一种名叫netrin的脊髓蛋白吸引，但在一个短暂的窗口期，p190起到了致盲作用，因此轴突可以无视netrin，并被引导至脊髓外。在轴突安全离开中枢神经系统后，这种“眼罩”随即被移除。如果缺乏p190，轴突会被netrin吸引，不能正常离开脊髓，所以永远不能与肌肉连接。

“这项研究向我们展示了细胞用于彼此沟通的无法想象的复杂机理，”Pfaff说。

下一步研究计划是研究p190的控制机理，以及影响其活动时间的因素们。

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原文检索：p190RhoGAP Filters Competing Signals to Resolve Axon Guidance Conflicts

（生物通：伍松）