沖繩科學技術研究所(OIST)的分子神經科學部門取得了一項重要突破，將感覺神經元的存活和病理與信使rna (mrna)在這些細胞內的運輸方式聯(lián)系起來。
該神經生物學家團隊由博士生Sara Emad El-Agamy、Laurent Guillaud博士和Marco Terenzio教授組成，他們與OIST膜學部門的Keiko Kono教授和理化學研究所(目前在日內瓦大學)的Yibo Wu博士合作。該項目由Sara Emad El-Agamy領導，她是該研究的第一作者，也是她博士工作的一部分。
“神經元可能是細胞中最極端的形態(tài)，因為它們可以在形狀上變化，并在大型哺乳動物中延伸很遠。例如，支配一個人的腿的神經元可以超過一米長:它們的細胞核可能在脊髓附近，但卻能感覺到腳上的癢感或大腳趾的疼痛，”OIST分子神經科學部門的負責人Terenzio教授解釋說。
神經元有長長的突起，稱為軸突，蛋白質、RNA和細胞器等分子在軸突內運動。這種從細胞中心到細胞外圍，反之亦然的運輸方式，相當于細胞內的高速公路和卡車網絡。負責將“貨物”從神經元末梢運送到中心的最重要的“卡車”，是一種叫做動力蛋白的大型蛋白質復合體的一部分。這種運輸系統(tǒng)的故障可導致幾種類型的神經病變。
動力蛋白是一種大而復雜的蛋白質，由幾個亞基或鏈組成，這些亞基按大小分類。“我們研究了動力蛋白復合物的一部分，稱為動力蛋白路障1，簡稱Dynlrb1。在之前的實驗中，我們證明了這種動力蛋白亞基對神經元的存活顯然是必不可少的，但我們必須弄清楚它是如何工作的，”Terenzio教授說。
研究人員想要測試一個想法:如果我們把動力蛋白想象成在神經元內運送貨物的卡車，我們可以想象Dynlrb1可能會影響“動力蛋白卡車”的移動能力或其運載貨物的能力。為了解開這個謎團，OIST團隊檢查了與這種動力蛋白亞基相互作用的蛋白質。
在幾種相互作用蛋白中，Sara Emad El-Agamy重點研究了脆性X信使核糖核蛋白1 (FMRP)，該蛋白在神經生物學領域非常有名，因為它與神經發(fā)育障礙(脆性X綜合征)和神經退行性疾病(脆性X相關的震顫/共濟失調綜合征)有關。
“發(fā)現(xiàn)FMRP是動力蛋白的一部分是特別有趣的。FMRP顆粒由兩種分子組成，蛋白質和信使RNA (mRNA)。mRNA是核糖體用來制造蛋白質的模板。由于我對軸突的RNA生物學非常感興趣，我不想錯過深入研究這個主題的機會，”Terenzio教授解釋說。
歷史上，軸突被認為缺乏RNA和蛋白質合成機制，大多數(shù)這些過程被認為只發(fā)生在神經元核附近。然而，最近的研究表明，軸突確實含有各種RNA分子。由于在細胞中心合成蛋白質，然后將所有這些蛋白質運送到神經元的尖端，就像卡車上的大貨物一樣，對長神經元來說將是一筆巨大的能量投資，因此神經元運送的是mRNA而不是蛋白質。“單個mRNA可以作為模板產生多種蛋白質。通過運輸mRNA而不是最終的蛋白質，細胞可以保存大量的能量，至少在理論上是這樣，”Terenzio教授解釋說。
然而，薩拉也發(fā)現(xiàn)FMRP從外圍被販運到中心。“這些通常被認為是從細胞的中心運送到周圍。我們發(fā)現(xiàn)它們在相反的方向上移動這一事實令我們非常驚訝。這是一個剛剛開始在該領域被描述的現(xiàn)象，我相信它在未來將是重要的，”Terenzio教授說。
最后，研究小組還發(fā)現(xiàn)，去除Dynlrb1會導致FMRP停滯并積聚在感覺神經元的細胞體和軸突中。由于與FMRP結合的mRNA被捕獲，無法翻譯成蛋白質，研究人員假設Dynlrb1在神經元健康中起著至關重要的作用。換句話說，對Dynlrb1的損害可能會阻礙必需蛋白質的產生，從而危及神經元的存活。
“我們的下一個研究問題是了解當Dynlrb1出現(xiàn)故障或缺失時，哪些蛋白質不能產生。我們獲得的數(shù)據將有助于理解是什么支持神經元存活，并作為神經元死亡的延伸。這可以用來尋找神經退行性疾病的新治療方法，”Terenzio教授總結道。
（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2023-11） | 
