神經所成年新生神經元的樹突極性發育機制研究獲進展

　　2013年11月25日，中科院上海生科院神經科學研究所蒲慕明研究組在《美國國家科學院院刊》在線發表了題為《蛋白激酶LKB1調控成年海馬新生神經元的極性樹突形成》的研究論文。該工作通過在體定點注射逆轉錄病毒操作，螢光標記成年小鼠海馬齒狀回區域的新生顆粒細胞，以及雙向改變標記神經元中蛋白激酶LKB1的表達水平等手段，研究了神經元的形態建成機制，揭示了神經元極性發育的分子與細胞機制。 

　　在哺乳動物海馬齒狀回結構中，顆粒細胞持續不斷的產生。這種成年新生的神經元在記憶的形成和情緒的調控中均發揮重要作用。顆粒細胞具有經典的雙極性結構，這種極性形態對於神經元的信號傳導和環路整合至關重要，然而人們對於神經元（特別是成年新生神經元）樹突和軸突極性發育的細胞分子機制還不甚了解。 

　　在這項研究中，蒲慕明研究組發現通過在體定點注射逆轉錄病毒操作，在成年小鼠海馬齒狀回中特異性敲除蛋白激酶LKB1或者過表達激酶失活形式的LKB1，都能破壞成年新生顆粒細胞中樹突數目的唯一性和樹突朝向分子層生長的方向選擇性，造成樹突從顆粒細胞的胞體上多點起始，朝向四面八方發散生長。與這種樹突形態發育異常相伴隨，原本聚集於唯一樹突底部的高爾基體在細胞中不再呈現極性分布，而是彌散分布於細胞胞體四周。此外，通過遺傳操作改變高爾基體結構相關蛋白的表達，從而人為破壞高爾基體在成年小鼠海馬顆粒細胞中的極性分布，能夠模擬LKB1 基因敲除所造成的樹突發育異常的表型。 

　　蛋白激酶LKB1是近年來廣泛報導的調控腫瘤發生和細胞極性的「明星」分子。在過去的研究中，蒲慕明研究組發現LKB1調控了嚙齒類動物胚胎期大腦皮層錐體神經元的軸突形成。這項研究揭示出LKB1的又一新功能，即調控樹突的極性發生，並提示LKB1發揮該功能可能的分子細胞機制。 

　　該課題主要由蒲慕明研究組的博士生黃薇、佘亮與合作者完成。課題受科技部「973」項目和中科院先導項目資助，在中科院神經科學研究所獨立完成。

　　圖A顯示LKB1的蛋白水平在成年海馬新生顆粒細胞中顯著升高；圖B為運用在體定點注射逆轉錄病毒策略在成年新生顆粒細胞中特異性敲除LKB1基因的模式圖；圖C和D顯示敲除LKB1破壞成年新生顆粒細胞中樹突的數目唯一性和方向選擇性；圖E和F顯示敲除LKB1 破壞細胞內高爾基體的極性分布；圖G顯示改變高爾基體結構相關蛋白的表達以破壞高爾基體極性分布，能夠模擬LKB1 基因敲減所造成的樹突發育異常的表型。