尽管负责电脉冲传输的神经结构已经有一个多世纪的历史了，但神经元如何获取其唯一轴突(神经元如何沟通的基本组成部分)背后的基础生物学仍然是一个谜。
在一篇新论文中，加利福尼亚大学河滨分校的一位研究人员及其同事描述了点燃轴突形成的遗传开关。他们的工作集中在两个分子成分上—聚嘧啶束结合蛋白2(PTBP2)和shoot菌素基因(SHTN1)。
“神经元与人体中的其他细胞截然不同，”加州大学里弗赛德分校医学院生物医学科学助理教授郑锡嘉说。“它们是唯一能够长出突起(轴突)的细胞，该突起的长度比细胞体本身长数百倍。”
神经元通过电脉冲传递信息。这些冲动沿着从神经元中央身体延伸的长线状轴突传播。在轴突的末端，脉冲弧穿过一个间隙，到达相邻神经元的手指状树突。突触的火花将信息从一个神经细胞传递到另一个神经细胞。复杂的神经回路使您每天都能体验到每一个动作，情感和思想。
郑说：“作为一个领域，我们通常研究一个基因来理解现象，但是一个基因可能无法描述产生轴突的一切。”“我们不是在关注一个基因，而是在全球范围内进行探索，以探索产生一系列创造轴突的任务的过程。”
先前的研究已经鉴定出150多个基因，这些基因在轴突功能中发挥某些作用。郑和他的团队惊讶地发现，随着轴突的生长，这些基因的总体表达水平保持相对稳定。如果这些基因没有改变其丰度，那么它们如何指示神经元产生轴突呢?
这些基因通过称为替代剪接的基因调控过程确实改变了它们的“特征”。选择性剪接允许单个基因产生具有不同功能或特性的多个相似蛋白质同工型。据郑说，好像这些基因被改造成肩负着新任务-在这种情况下，产生了轴突。
PTBP2是一种专门的RNA结合蛋白，将在研究中占据中心位置。Zheng和他的团队发现PTBP2掺入了未成熟的神经元细胞。这种蛋白质通过像配电盘一样控制着整个剪接事件背后的精确编排，从而控制了产生一个基本轴突的过程的每一步。
在轴突形成的早期阶段，PTBP2打开SHTN1基因的长同种型，从而促进轴突的生长。随着神经元的成熟，PTBP2逐渐下调，SHTN1基因从长异构体转换为短异构体。随着神经元及其轴突连接到神经回路，轴突的生长停止。
郑说：“ PTBP2和SHTN1为我们提供了一个了解剪接变化如何促进轴突生长的切入点。”“我们可以使用这些信息来弄清楚在蜂窝级别发生的事情，而我们只是处于冰山一角。”
虽然这项研究的重点是PTBP2和SHTN1基因，但Zheng指出，其他蛋白质或基因及其同工型也可能在轴突形成中起作用。该研究还使用小鼠神经细胞进行。郑和他的团队不知道人类神经细胞是否会激活相同的机制。尽管该研究为这个基本问题提供了新的视角，但郑告诫说，将这些发现转化为未来的疗法可能还需要几年的时间。
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