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综述:感觉神经图谱的形成:新工具揭示神经发育的新见解
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月16日 来源:Current Opinion in Neurobiology 5.2
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这篇综述系统阐述了果蝇(Drosophila)感觉系统中神经环路发育的分子机制,重点探讨了轴突和树突靶向(PNs/ORNs)、伙伴识别(Dpr/DIP IgSF)及亚突触特异性等关键过程,揭示了转录因子(如Acj6)、细胞表面蛋白(CSPs)及微管细胞骨架的动态调控作用,为理解自闭症谱系障碍等神经发育疾病提供了新视角。
大脑功能依赖于神经元精确的定位和突触连接。果蝇感觉系统因其遗传操作性强、环路结构高度保守,成为研究神经环路发育的理想模型。近年来,成像技术(如AO-LLSM)、连接组学和基因组学的突破,揭示了神经环路组装的新机制。
果蝇触角叶(AL)中,嗅觉受体神经元(ORNs)的轴突与投射神经元(PNs)的树突形成1对1连接的肾小球结构。研究发现,转录因子Acj6通过调控细胞表面蛋白(如Piezo离子通道)的组合表达,决定PNs树突的靶向特异性。值得注意的是,Piezo的作用独立于其机械敏感性,暗示了非经典信号通路的存在。
视网膜细胞(R1-R8)通过自组织形成初级感觉图谱:R细胞生长锥在层板(lamina)中通过微管探索分支自我排列成柱状结构,而N-钙黏蛋白(N-Cadherin)等分子介导后期稳定。研究发现,层板细胞(L1-L5)并非图谱形成的必需条件,但通过表达N-钙黏蛋白维持突触稳定性。
幼虫体感神经元轴突在腹神经索(VNC)中的背腹定位依赖于BMP信号(如Dpp配体)和神经活动。例如,A08n中间神经元分泌的Dpp通过BMP受体调控伤害感受器的轴突排列,而Flamingo(Fmi)钙黏蛋白介导活动依赖的突触稳定。
视觉系统中,Dpr/DIP免疫球蛋白超家族蛋白形成相互作用网络,通过相对亲和力而非“锁钥”机制决定突触伙伴选择。例如,DIP-γ表达神经元优先与Dpr11+伙伴连接,而表达水平差异可改变连接偏好。
背侧双极树突(dbd)神经元通过Fmi的局部表达,选择性投射至目标中间神经元(A08a)的特定树突域。当dbd轴突错误靶向时,Fmi的异位表达可重新导向突触位置,表明局部分子标签决定亚细胞连接精度。
果蝇感觉系统的研究揭示了神经发育的保守机制,但许多问题仍需探索。未来研究可结合单细胞测序、超分辨成像和光遗传学,进一步解析神经活动的时空调控及其在疾病模型中的作用。
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