蒲慕明，章晓辉研究组最新文章

　　

生物通报道：来自中科院神经研究所，美国加州大学伯克利分校的研究人员获得了神经元信息处理和可塑性研究组关于突触可塑性长时期维持的分子机制的最新发现：突触可塑性长时期维持的分子机制，这一研究成果公布在《The Journal of Neuroscience》杂志上。

这项研究是在章晓辉研究组和蒲慕明研究组的共同合作下完成，并受到中科院“创新项目”（KSCX2-YW-R-29）和科技部“脑结构和功能的可塑性”973项目（2011CBA00400）的资助。

外界刺激引起的神经细胞持续的活动可以诱导突触传递的长时程改变，这一现象称之为长时程突触可塑性，并被认为是发育中神经环路精细修饰与学习记忆的细胞机制基础。根据突触长时程增强（LTP）持续的时间长短，通常可分为早期LTP和晚期LTP（late LTP, L-LTP）。其中，L-LTP持续超过数个小时直至数天，依赖于新蛋白合成，因此L-LTP是长时程记忆形成的细胞学基础。

在这篇文章中，博士研究生龚利琴和何灵杰等通过在体检测视网膜-视顶盖兴奋性突触L-LTP的诱导和维持，发现（1）时间上以分钟间隔的持续突触活动更有利于L-LTP的诱导和维持；（2）突触“学习”后短时间（~30分钟）内突触后膜上N -甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体持续激活对于L-LTP稳定至关重要；同时 NMDA受体的激活依赖于“学习”后神经元的自发放电活动。先前人们认为NMDA受体激活只在突触可塑性的诱导期中发挥重要作用，这项研究的发现赋予了 NMDA受体在诱导期后的持续激活对维持突触可塑性长时程的关键作用。这些研究发现也为心理物理或行为学研究中所提出的“时间间隔”的学习形成长时程记忆的学说提供了突触“学习”机制。

今年1月，蒲慕明研究组还获得了另外一项研究成果：发现了蛋白泛素化途径中的一种关键酶调控的新机制，有助于解释细胞功能蛋白选择性降解。这一研究成果公布在Neuron杂志上。

在这篇文章中，研究人员发现经PKA依赖性磷酸化修饰的Smad泛素化调节因子1（Smad ubiquitination regulatory factor 1，Smurfl）能启动泛素连接酶在两种蛋白（轴突发育过程中完全不同的功能）中的选择活性，这对于解释局部细胞功能中蛋白选择性降解具有重要的意义。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Postinduction Requirement of NMDA Receptor Activation for Late-Phase Long-Term Potentiation of Developing Retinotectal Synapses In Vivo

Spaced patterns of repetitive synaptic activation often result in a long-lasting, protein synthesis-dependent potentiation of synaptic transmission, known as late-phase long-term potentiation (L-LTP) that may serve as a substrate for long-term memory. Behavioral studies showed that posttraining blockade of NMDA subtype of the glutamate receptor (NMDAR) impaired long-term memory, although NMDAR activation is generally known to be required during LTP induction. In this study, we found that the establishment of L-LTP in vivo requires NMDAR activation within a critical time window after LTP induction. In the developing visual system of Xenopus laevis tadpole, L-LTP of retinotectal synapses could be induced by three episodes of theta burst stimulation (TBS) of the optic nerve with 5 min spacing ("spaced TBS"), but not by three TBS episodes applied en masse or spaced with intervals ≥10 min. Within a time window of ~30 min after the spaced TBS, local perfusion of the tectum with NMDAR antagonist d-AP5 or Ca2+-chelator EGTA-AM impaired the establishment of L-LTP, indicating the requirement of postinduction activation of NMDAR/Ca2+ signaling. Moreover, inhibiting spontaneous spiking activity in the tectum by local application of tetrodotoxin (TTX) prevented L-LTP when TTX was applied for 15 min immediately after the spaced TBS but not 1 h later, whereas the same postinduction TTX application in the retina had no effect. These findings offer new insights into the synaptic basis for the requirement of postlearning activation of NMDARs and point to the importance of postlearning spontaneous circuit activity in memory formation.

作者简介：

蒲慕明简历

1970年毕业于台湾清华大学物理系；

1974年在美国Johns Hopkins大学生物物理系获博士学位；

1974年至1976年先后在美国Woods Hole海洋生物研究所、美国Purdue大学生命科学系做博士后研究；

1976年9月至1985年3月在美国加州大学Irvine分校生物物理系任助理教授、副教授、教授；

1985年4月至1988年8月在美国耶鲁大学医学院分子神经生物学系任教授；

1988年7月至1995年12月在美国哥伦比亚大学生命科学系任教授；

1995年11月在美国加州大学圣地亚哥分校Stephen W. Kuffler任讲座教授。

1999年11月27日起任中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所所长。

2000年9月起任美国加州大学Berkeley分校分子与细胞生物学系1933级讲座教授、神经生物学部主任。


蒲慕明博士是一位国际著名的神经生物学家。获得奖项及荣誉称号包括：美国Javitz Neuroscience Investigator Award（1998），美国AAAS Fellow (2001)，美国Ameritec Prize (2001)，吴瑞学会奖（2002），法国Ecole Normale Geperieure荣誉博士学位（2003）等。1994年至2001年任Journal of Cell Biology期刊编委，现任Neuron (99--), Journal of Neuroscience (99--), NeuroSignals (01--), Biochemical & Biophysical Research Communication (03--)学术期刊的编委。他目前还担任日本RIKEN脑研究所顾问委员会的委员。

蒲慕明博士主要从事轴突导向和突触可塑性的分子与细胞机制研究。曾发现在发育生长中的轴突能够释放神经递质；神经营养因子对突触有急性增强作用；开辟了突触可塑性与神经营养因子的关系这一新的研究领域；发现许多轴突引导分子对轴突生长的作用随细胞内环化核苷酸水平改变而调节；发现电活动产生突触可塑性的关键时间窗口等。这些发现对了解脑发育与神经系统可塑性有重要意义。共发表了180余篇有关膜生物物理、突触生理、发育神经生物学等方面的研究论文，其中包括《Nature》25篇，《Science》12篇，《Cell》5篇,《Neuron》28篇。作为神经所的首任及现任所长，显示出他卓越的组织和管理能力，不仅表现在提高研究所的整体学术水平、全方位施行与国际接轨的研究生教育体系，还充分体现在创新文化的建设上，在其领导下中科院神经所于八年中在学术期刊上发表研究论文100余篇，包括《Cell》3篇、《Nature》1篇、《Science》4篇、《Neuron》9篇、《Nat. Neurosci.》7篇、《Nat. Cell Biol.》3篇、《PNAS》7篇、《J. Neurosci. 》8篇等。2003-2005年连续三年获得中科院优秀研究生导师奖；2005年获中国科学院创新文化先进个人、2005年获中华人民共和国“国际科学技术合作奖”。

章晓辉

简历：
1994年毕业于杭州大学 生物学学士学位 1999年毕业于中科院上海生理研究所 神经生理学博士学位 1999－2003年期间，分别在美国加州大学圣迭亚哥分校（UC San Diego）生物系和柏克莱分校（UC Berkeley）分子与细胞生物学系从事博士后研究 2004年应聘担任神经科学研究所副研究员； 2006年起担任神经科学所神经可塑性实验室联合课题组长 2008年1月至今，神经所研究员、博士生导师