作者:万纹 来源:生物通 发布时间:2010-2-5 20:37:10
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《科学》:蒲慕明等发现两种信号通路的对应调控作用
 
加州大学伯克利分校Helen Wills神经科学研究所,意大利理工学院的研究人员发现了cAMP和cGM之间的局部,长时程对应调控作用,这两种信号通路相互拮抗,相互制约,共同调节着细胞的正常生理功能。这一研究成果公布在《科学》(Science)杂志上。
 
领导这一研究的是著名的神经生物学家蒲慕明教授,其现任中科院神经科学研究所所长,主要研究的方向包括神经环路的可塑性,从神经可塑性到大脑的发育。
 
环磷酸腺苷(cAMP)和环磷酸鸟苷(cGMP)是两种重要的第二信使,cAMP和cGMP信使体系是由受体、环化酶,以及偶联于两者间的G蛋白组成的多种活性蛋白的传递系统。大多数多肽激素和胺类激素、神经递质等第一信使都是通过这个体系传递信息的。当这些第一信使配体与相应受体结合后,诱发受体分子构象改变,G蛋白把受体与环化酶偶联在一起,并控制该酶的活性,进而影响第二信使的生成。
 
之前的研究表明cAMP和cGMP能介导一些体外因素引起的拮抗细胞行为,比如离子通道,细胞容量调控,以及轴突引导。在这篇文章中,研究人员发现存在于海马培养神经细胞中未分化的轴索中的局部cAMP和cGMP,能分别促进和抑制轴突的形成,而且在树突形成过程中,这两者也是起到相反的作用。
 
研究人员进一步利用FRET技术发现cAMP表达量的改变,能通过激活一些特异性磷酸二酯酶(phosphodiesterase)和蛋白激酶的活性,导致cGMP相反的变化,这些研究成果说明,cAMP和cGM的局部,长时程对应调控能合作确保一个轴突和多个树突之间的协同生长。
 
神经调节维系着人体生命活动,它的正常活动一刻也离不开cAMP和cGMP信使体系。这两种信号通路相互拮抗,相互制约,共同调节着细胞的正常生理功能。两者的平衡,是人体健康的保障;两者的失衡,则导致疾病的发生。
 
蒲慕明研究组在过去几个月里获得了许多重要的研究成果,他在2009年领导中科院神经科学研究所的研究人员在《细胞》(Cell)杂志上的文章解析了神经元蛋白极性分布机制的研究成果。研究人员发现在接近胞体的轴突起始段(AIS)存在一个由肌动蛋白和Ankyrin G构成的分子筛,像滤网一样限制了大分子蛋白在轴突和胞体之间的扩散,但允许某些依赖特定马达蛋白转运的膜蛋白通过。
 
进一步的研究发现,马达蛋白驱动力的强弱,以及膜蛋白-马达蛋白复合体运输效能的高低,是膜蛋白能否通过AIS分子筛的决定条件。轴突膜蛋白转运复合体VAMP2-KIF5的运输效能较高,可以穿过分子筛从胞体转运到轴突内,而树突膜蛋白转运复合体NR2B-KIF17和GluR2-KIF5的运输效能较低,不能穿越这个胞浆屏障。这一新颖的机制,为研究神经元蛋白的极性分布提供了崭新的角度,具有重要的理论意义。
 
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