百人计划研究组连发PNAS、J.Neurosci.论文

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2005年回国入选百人计划的于翔博士现任中科院神经科学研究所研究员,主要研究领域为发育过程中起重要作用的细胞外信号(神经活动、Wnt信号、类固醇激素等)调节树突形态和突触功能的机制。近期这一研究组接连发表了《PNAS》和《The Journal ofNeuroscience》杂志文章。

**项研究由博士研究生何姗和博士后马骏在于翔研究员的指导下共同完成,这篇题为“Early enrichedenvironment promotes neonatal GABAergic neurotransmission andaccelerates synapse maturation”的论文发现早期丰富环境饲养对GABA能突触传递及神经环路成熟的促进。

 

 

环境因素对脑发育至关重要。在这篇文章中,研究人员运用对新生小鼠进行丰富环境饲养作为研究环境因素影响脑发育的行为范式,通过电生理与生物化学等检测手段发现,与普通条件饲养的小鼠相对比,两周的丰富环境饲养可加速小鼠海马CA1脑区椎体神经元伽马氨基丁酸能和谷氨酸能突触传递的发育,表现在微小突触后伽马氨基丁酸或谷氨酸能电流幅度或频率的增加,以及突触后受体和骨架蛋白表达水平的上调。

更重要的是,丰富环境饲养可以促进伽马氨基丁酸在早期神经环路发育过程中从兴奋性向抑制性的转变。综上所述,对新生小鼠进行早期丰富环境饲养可以加速海马脑区神经环路的成熟。

另外一项研究中,博士研究生谈竹君和彭云等人发现神经电活动依赖的树突形态发生需要细胞粘附分子N-cadherin介导的神经元之间的相互作用,这为进一步解析细胞粘附分子介导树突形态发生的机制提供了新的思路。

神经电活动可促进神经元的树突形态发生和神经环路的形成。细胞粘附分子被报道在神经元的树突发育过程中起重要作用,但其分子机制尚不清晰。

在这篇文章里,研究人员发现神经电活动依赖的树突形态发生需要细胞粘附分子 N-cadherin介导的神经元之间的相互作用,因为这一现象不能在低密度培养的神经元中观察到,并且可被 N-cadherin细胞外结构域的重组蛋白所阻断。更重要的是,神经电活动可使细胞膜上 N-cadherin 分子的蛋白量增加,且 N-cadherin在膜上的表达对新生树突的维持是必须的。综上所述,这些结果揭示了神经电活动诱导的, N-cadherin依赖的神经元之间的相互接触在新生树突维持过程中的特异作用,为进一步解析细胞粘附分子介导树突形态发生的机制提供了新的思路。



原文检索:

N-cadherin-dependent neuron–neuron interaction is required for themaintenance of activity-induced dendrite growth

Formation of neural circuits depends on stable contacts betweenneuronal processes, mediated by interaction of cell adhesionmolecules, including N-cadherin. In the present study, we foundthat activity-dependent dendrite arborization specifically requiresN-cadherin–mediated extracellular neuron–neuron interaction,because the enhancement did not occur for neurons cultured inisolation or plated on an astrocyte monolayer and was abolished bya recombinant soluble N-cadherin ectodomain. Furthermore,depolarization elevated the level of membrane-associatedcadherin/catenin complexes and surface N-cadherin. Importantly,surface N-cadherin elevation is specifically required for themaintenance of nascent dendrite arbors. Through loss- andgain-of-function approaches, we showed that N-cadherin-mediateddendrite growth requires association of the cadherin/catenincomplex with the actin cytoskeleton. In summary, these resultsidentify a previously unexplored and specific function foractivity-induced, N-cadherin–mediated neuron–neuron contacts in themaintenance of dendrite arbors.

 

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