作者:E. Josephine Clowney 来源:《细胞》 发布时间:2013-3-8 10:04:53
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研究探索神经细胞如何配备嗅觉受体
 
自然界中存在成千上万种气味分子,动物对这些气味分子有着惊人的识别能力。鼻中的嗅感觉神经元(Olfactory sensory neuron,OSNs)可以直接感知气味传送分子,然后向大脑发生信号。人类中有1000多种不同类型的OR基因,广泛分布于两条染色体上;小鼠、狗和其他的动物则有更多的OR基因。然而很久以来,生物学家们一直疑惑于,每个神经细胞如何只配备一种类型的嗅觉受体(OR)。
 
一个神经细胞最初选择一个特定的等位基因有可能是概率性的。然而一旦做出决定,细胞如何锁定选择的等位基因,以及如何沉默其他的竞争基因?解释这一机制对于研究者们而言一直以来是一个挑战。现在,科学家们找到了问题的答案:在于表观遗传机制,其导致了染色体空间重排。这一研究发现发表在《细胞》(Cell)杂志上。
 
在这篇文章中,来自加州大学旧金山分校的Stavros Lomvardas领导的一个研究小组在小鼠中检测了OR的表达。小鼠大约有2,800种不同的OR等位基因。
 
利用多种染色和标记技术,Lomvardas和同事们发现,几乎所有的OR基因都集中在几个靠近嗅细胞核中心,以及异染色质密集区域边界上的位点内。这些位点中的OR基因均不表达(沉默)。
 
单一选择的OR等位基因定位非常接近密集沉默区域,但却跨过了基因富集常染色体区域的边界,因而容易表达。
 
一种称作lamin b受体的特异蛋白表达减少,对于产生这种除一个之外所有OR基因的空间隔离至关重要。在其他类型的细胞中,lamin b受体将异染色质锚定到细胞核被膜。在成熟嗅感觉神经元中,异染色质则锚定在核中心。
 
为了揭示这一机制作用机理,Carolyn Larabell 和Mark LeGros在先进光源国家X射线断层摄影中心(NCXT),构建出了嗅神经元的三维图像。无需固定和染色,X射线断层摄影可成像完整的含水细胞,生成检测内外部的三维图像。
 
研究人员发现,在野生型嗅觉神经元中,lamin b受体表达受到抑制,X射线断层摄影揭示出沉默OR基因所在位点相应的凝缩染色质结构,集中在中央异染色质。
 
然而,当在嗅觉神经元中驱动lamin b受体表达时,整个细胞核扩展。位点离开核中心,重新定位靠近被膜,随后解聚;核膜自身发生折叠。从前沉默的OR基因现在可以自由地表达,在这种情况下神经元可能会将混合的气味信号传递到大脑。(来源:生物通 何嫱)
 
 
 
 
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