研究首次揭示了突触发育背后的机制

  • 来源:神户大学
  • 2024-03-29 09:40:17

对突触蛋白在早期发育过程中如何变化的首次分析揭示了小鼠和狨猴之间的差异,以及患有自闭症谱系障碍的个体之间的差异。神户大学的研究结果首次揭示了突触发育背后的机制,并为可能的治疗方法的研究开辟了途径。

鉴于突触是我们脑细胞之间的连接,人们可能会认为拥有尽可能多的突触是一件好事。然而,灵长类动物的大脑却做了一些意想不到的事情:在幼儿期之后,脑细胞之间的连接在一个称为“突触修剪”的过程中开始减少。令人惊讶的是,我们对突触如何随着大脑成熟而变化背后的分子机制知之甚少,这也是开发治疗自闭症谱系障碍等神经心理疾病的障碍。

分析复杂蛋白质组装能力的最新发展,以及狨猴作为非人类灵长类动物模型生物用于大脑研究的最新进展,使神户大学神经科学家 TAKUMI Toru 能够解决这一知识空白。他解释说:“与蛋白质组学和非人类灵长类动物大脑专家的合作是实现这项研究的关键因素。此外,我们还建立了一个分析管道,使用最新的统计和生物信息学工具来比较多个生物数据集,这是另一个关键因素。”因此,他们的研究重点是分析突触信号接收侧发现的蛋白质聚集体,即所谓的“突触后密度”,因为在之前的研究中已经清楚地表明,其成分是突触发育的关键。信号接收细胞上形成突触的小蘑菇状突起。

他们的研究结果发表在《自然通讯》杂志上,这是科学界首次观察出生后头几周、几个月和几年大脑发育过程中突触蛋白质水平发生的情况。神户大学领导的研究小组发现,随着时间的推移,一组蛋白质的产生量增多,而另一些蛋白质的产生量则减少,并且可以证实这是由于基因调控的变化所致。他们还发现,这种调节的时间在小鼠和狨猴中是不同的:小鼠出生后两周发生的事情发生在狨猴出生之前或前后。此外,狨猴具有小鼠所没有的第二阶段蛋白质变化。 “这可能与啮齿类动物和灵长类动物大脑的进化差异有关,”该论文的第一作者 KAIZUKA Takeshi 评论道,同样涉及突触修剪的过程。

拓海的兴趣还不止于此。他们知道自闭症谱系障碍的发展与突触发育不成熟有关,因此他们研究了这在他的团队已确定与突触发育有关的蛋白质水平上意味着什么。事实上,他们发现自闭症患者中报告的差异表达基因在他们的数据中也很突出。研究人员在研究中写道:“这些数据表明,与健康受试者相比,自闭症谱系障碍患者的突触后密度与产前或新生儿期的突触后密度相对相似。”因此能够对这种疾病出现背后的分子机制构建假设,这可能为治疗方法的开发开辟道路。

Takumi 总结了这项研究的意义。 “突触发育是大脑成熟过程中需要考虑的一个关键问题。其异常与神经精神疾病有关,包括自闭症谱系障碍和精神分裂症。我们提供的蛋白质组数据集对于考虑突触发育的分子机制以及啮齿类动物和人类之间的差异非常重要。灵长类动物。”

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