Cell封面故事：重要神经元分泌途径

佚名

生物谷报道：来自加州大学旧金山分校，霍华德休斯医学院的研究人员通过遗传筛选发现了树突和轴突是如何形成截然不同构造的，这个问题是神经生物学的基本问题，但是之前科学家们了解的并不多。这一研究成果公布在Cell封面上。

神经元，又叫神经细胞，是构成动物神经系统的基本单位。每个成熟的神经细胞看起来都像一棵枝繁叶茂的大树。它有很多短而小的突起，科学上称为“树突”，还有一个比树突长几倍的突起，科学上称为“轴突”。对于一个神经细胞来讲，树突就是它的“侦察兵”，负责接受从外界传来的信息，轴突则像个“传令兵”，将神经细胞对外界的反应传递到其他细胞中去。人体的神经元们彼此相连，结成一张巨大的网络，从而调节我们的一举一动。

神经元细胞的胞体大部分生活在我们的大脑和脊柱中。它们感知和控制着人体的各个部位。通过“侦察兵”树突，它们能够感受到我们在摸着一个婴儿柔嫩的小脸，或走路时脚尖踢到一块石头的疼痛；然后“传令兵”轴突让我们明白，可以继续抚摸婴儿，或者远离那块石头。

世界上第一次提出神经元的树突、轴突概念来自100多年前的西班牙神经解剖学家拉蒙·卡哈尔，他通过一架极粗糙的显微镜观察脑切片，画了几百幅画，描述看到的神经元和神经系统的模样。出人意料，卡哈尔画的所有神经元都是只有一个长的轴突和若干短的树突。他甚至想像出了树突与轴突的作用。在轴突周围，他标上了从细胞胞体向外走的箭头；在树突周围，他标上了相反的方向。原来人们认为神经系统是一张紧密相联的网，神经元通过树突和轴突手拉着手，信息就这样从一个神经元传递到另一个神经元，好比接力赛跑或击鼓传花一样。但卡哈尔设想神经元之间都有微小的空隙，信息是从一个神经元“蹦”到另一个神经元上去的。现在通过普通的光学显微镜能清楚地看到神经元的长相，可以放大1500倍的电子显微镜，帮助人们找到了卡哈尔想像的那个空隙。

在这篇文章中，研究人员利用遗传筛选分离得到了dendritic arbor reduction (dar)突变——果蝇神经细胞这种突变中树突棘（dendritic arbors）减少而轴突正常。并且研究人员识别出了分泌途径中Sec23, Sar1和Rab1的同源体dar2, dar3, dar6基因。

果蝇和啮齿动物神经元实验中，研究人员还发现Sar1表达缺陷首先会影响树突生长，这说明树突与轴突的发育在对分泌途径限制膜的敏感性上村子进化保守差异。尽管限制ER向Golgi传递会导致体细胞向树突供应膜的减少，但是对轴突的供应并不受到影响。这些研究结果说明树突和轴突生长过程中对分泌途径不同的依赖性帮助建立了树突和轴突不同的形态学

原始出处：

Cell, Vol 130, 717-729, 24 August 2007

Article

Growing Dendrites and Axons Differ in Their Reliance on the Secretory Pathway

Bing Ye,1,2 Ye Zhang,1,2 Wei Song,1 Susan H. Younger,1 Lily Yeh Jan,1 and Yuh Nung Jan1,

1 Howard Hughes Medical Institute, Departments of Physiology, Biochemistry, and Biophysics, University of California, San Francisco, CA 94143, USA

Corresponding author
Yuh Nung Jan
yuhnung.jan@ucsf.edu

Summary

Little is known about how the distinct architectures of dendrites and axons are established. From a genetic screen, we isolated dendritic arbor reduction (dar) mutants with reduced dendritic arbors but normal axons of Drosophila neurons. We identified dar2, dar3, and dar6 genes as the homologs of Sec23, Sar1, and Rab1 of the secretory pathway. In both Drosophila and rodent neurons, defects in Sar1 expression preferentially affected dendritic growth, revealing evolutionarily conserved difference between dendritic and axonal development in the sensitivity to limiting membrane supply from the secretory pathway. Whereas limiting ER-to-Golgi transport resulted in decreased membrane supply from soma to dendrites, membrane supply to axons remained sustained. We also show that dendritic growth is contributed by Golgi outposts, which are found predominantly in dendrites. The distinct dependence between dendritic and axonal growth on the secretory pathway helps to establish different morphology of dendrites and axons.

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