Robo家族受体在果蝇和小鼠中轴突中线排斥信号传导的进化保守性研究

本研究通过跨物种表达实验，揭示了小鼠Robo1/2受体在果蝇神经元中可激活Slit依赖的中线排斥信号，证实了Robo家族介导轴突导向的核心机制在双侧对称动物中的进化保守性。研究人员利用转基因果蝇模型，首次证明哺乳动物Robo1/2能部分挽救果蝇robo1突变体的轴突异常跨中线表型，而Slit非响应型受体mRobo3.1/3.2无此功能。该发现为理解神经回路发育的分子进化提供了重要证据，论文发表于《Developmental Biology》。

　　

在神经系统发育过程中，轴突如何精准导航至靶区是构筑神经环路的核心问题。Robo（Roundabout）受体家族作为Slit配体的受体，通过介导中线排斥信号调控轴突跨中线行为，这一机制从果蝇到哺乳动物都高度保守。然而，不同物种间Robo受体的信号传导机制是否完全一致？特别是哺乳动物Robo能否在低等生物中行使功能，这一直是进化发育神经科学领域的未解之谜。

为探究这一问题，研究人员构建了表达小鼠Robo1（mRobo1）、Robo2（mRobo2）及两种Robo3亚型（mRobo3.1/mRobo3.2）的转基因果蝇品系。通过全神经元（elav-GAL4）和特定神经元亚群（eg-GAL4）驱动表达，结合免疫标记技术分析胚胎腹侧神经索（Ventral Nerve Cord）的轴突轨迹。实验发现：1）mRobo1/2能显著减少果蝇轴突的异常跨中线行为，且高表达时可部分挽救robo1突变体表型；2）mRobo3亚型无此功能，与其在哺乳动物中Slit非依赖的特性一致；3）将mRobo1/2的Slit结合域（Ig1）替换为果蝇Robo1的对应区域，并未增强其功能，提示种间差异涉及更复杂的信号传导机制。

关键技术包括：1）利用GAL4/UAS系统实现时空特异性表达；2）通过胚胎免疫染色（抗-HRP）量化轴突表型；3）构建嵌合受体解析功能域保守性；4）采用E15.5小鼠脊髓cDNA克隆受体基因。

研究结果部分显示：
• 哺乳动物Robo蛋白可在果蝇中激活中线排斥：mRobo1/2表达导致野生型果蝇出现轴突回避中线的表型，而mRobo3无此效应。
• 部分功能挽救能力：在robo1突变背景下，mRobo1/2需高表达才能部分纠正轴突异常跨中线，效率低于内源Robo1。
• Slit亲和力非唯一决定因素：Ig1结构域置换实验表明，种间功能差异涉及跨膜信号传导等更深层次的机制分歧。

结论指出，Robo介导的中线排斥信号通路核心元件在6亿年进化中保持功能保守，但受体-配体互作细节存在种系特异性适应。该研究不仅为神经发育的分子进化提供范例，也为跨物种基因治疗策略的可行性划定边界。讨论部分强调，未来需探究Robo受体胞内信号模块（如CC基序）的保守性，以及Slit非依赖通路（如NELL2-Robo3）的演化起源。

（注：全文细节均基于原文描述，未添加非文献内容；专业术语如GAL4/UAS、Ig1等均按原文格式保留；作者名Allison Loy等未作汉化处理。）