電有正負極，磁有南北極，細胞也具有極性特質。自然界中，有不少可直接感知的細胞極性現象，例如渦蟲的切斷體進行再生時，從朝向原來頭部的斷面上再生出頭部，從朝向原來尾部的斷面上再生出尾部。近日，中國科學技術大學生命科學學院王朝教授課題組揭示了維持神經細胞極性的分子機理，相關成果在線發表於美國《國家科學院院刊》。
神經系統是人體中最重要的功能調控系統。作為神經系統的基本結構和功能單位，神經細胞是一類高度極化的細胞。典型的神經細胞由接收信號的樹突、胞體和傳遞信號的軸突組成。不同的物質組成構成了樹突、胞體、軸突不同的形態和各自獨特的生理功能，從而維持神經細胞極性。
在生物學中，支架蛋白是許多關鍵信號通路中的重要調控因子。一種名為「Ankyrin-G」的神經支架蛋白作為神經細胞軸突起始段中最重要的蛋白質複合物組織者，是該起始段的標誌性蛋白。這種蛋白通過選擇性地調控進入軸突的蛋白和特定細胞器，從而維持神經細胞分別構成軸突和樹突的極性。然而，這一選擇性調控物質進出軸突的分子基礎目前還不是很清楚。
在此研究中，王朝研究組通過體外生化實驗確定了Ankyrin-G與細胞內重要分子馬達複合物的調控蛋白Ndel1的直接相互作用，並進行了定量的結合能力檢測，通過系統性比較兩個蛋白間結合的解離常數，在生化層面對複合物的組裝進行了系統分析。通過在小鼠海馬神經元中對Ankyrin-G/Ndel1複合物進行一系列細胞生物學研究，研究組發現Ankyrin-G/Ndel1複合物可以在神經軸突起始段選擇性地阻止原本不屬於軸突的物質進入軸突，從而維持神經細胞極性。
該項研究工作為理解神經細胞軸突起始段組織構架及神經極性的維持提供了結構基礎，為相應基因突變導致人類精神系統疾病的發病機制研究提供了理論基礎。