神经所2010年最新PNAS文章

　　

生物通报道：来自中科院神经科学研究所树突发育与环路形成研究组，神经科学国家重点实验室的研究人员发现神经电活动依赖的树突形态发生需要细胞粘附分子N-cadherin介导的神经元之间的相互作用，这为进一步解析细胞粘附分子介导树突形态发生的机制提供了新的思路。这一研究成果公布在《美国科学院院刊》上。

领导这一研究的是中科院神经科学研究所的于翔研究员，其2005年回国入选****，其树突发育与神经环路研究组的主要研究领域为发育过程中起重要作用的细胞外信号(神经活动、Wnt 信号、类固醇激素等)调节树突形态和突触功能的机制。文章的第一作者是博士研究生谈竹君和彭云。

神经电活动可促进神经元的树突形态发生和神经环路的形成。细胞粘附分子被报道在神经元的树突发育过程中起重要作用，但其分子机制尚不清晰。

这篇题为“N-cadherin-dependent neuron - neuron interaction is required for the maintenance of activity-induced dendrite growth”的研究论文中，研究人员发现神经电活动依赖的树突形态发生需要细胞粘附分子 N-cadherin 介导的神经元之间的相互作用，因为这一现象不能在低密度培养的神经元中观察到，并且可被 N-cadherin 细胞外结构域的重组蛋白所阻断。更重要的是，神经电活动可使细胞膜上 N-cadherin 分子的蛋白量增加，且 N-cadherin 在膜上的表达对新生树突的维持是必须的。综上所述，这些结果揭示了神经电活动诱导的， N-cadherin 依赖的神经元之间的相互接触在新生树突维持过程中的特异作用，为进一步解析细胞粘附分子介导树突形态发生的机制提供了新的思路。

于翔研究员在发育过程中起重要作用的细胞外信号调节树突形态和突触功能的机制方面获得了许多重要的成果，比如他曾针对形态学与功能学的相互关系，神经环路发育需要形态学方面和功能上的改变，研究人员发现了提高神经活性之后，树突形态学和mEPSC (miniature excitatory post-synaptic current，微小兴奋性突触后电流)变化之间的相对应关系。并且发现β-catenin分子的过量表达，与通过降低mEPSC变化幅度一样，都能达到增加神经活性的作用。

这一研究成果公布在去年的《Neuron》杂志上，研究还发现β-catenin体内过表达能促进树突生长，减少mEPSC变化幅度，从而研究人员提出，这些数据证明树突形态学和单一刺激突触强度的同样变化也许都是避免神经元在神经环路发育过程中过于兴奋的一种重要机制。

这项研究通过体内和体外研究，结合分子生物学、光学成像、电生理学等手段阐述树突形态发生的分子机制及其对突触功能和神经环路形成的影响，将更清晰地阐明树突发育和神经环路形成的分子机制，并将有助于对发育性神经疾病的理解。

（生物通：万纹）

原文摘要：

N-cadherin-dependent neuron–neuron interaction is required for the maintenance of activity-induced dendrite growth

Formation of neural circuits depends on stable contacts between neuronal processes, mediated by interaction of cell adhesion molecules, including N-cadherin. In the present study, we found that activity-dependent dendrite arborization specifically requires N-cadherin–mediated extracellular neuron–neuron interaction, because the enhancement did not occur for neurons cultured in isolation or plated on an astrocyte monolayer and was abolished by a recombinant soluble N-cadherin ectodomain. Furthermore, depolarization elevated the level of membrane-associated cadherin/catenin complexes and surface N-cadherin. Importantly, surface N-cadherin elevation is specifically required for the maintenance of nascent dendrite arbors. Through loss- and gain-of-function approaches, we showed that N-cadherin-mediated dendrite growth requires association of the cadherin/catenin complex with the actin cytoskeleton. In summary, these results identify a previously unexplored and specific function for activity-induced, N-cadherin–mediated neuron–neuron contacts in the maintenance of dendrite arbors.

作者简介：

于翔 博士
研究组组长、研究员
yuxiang@@ion.ac.cn

学习经历
1992 - 1995 英国剑桥大学、三一学院，自然科学（生物化学）专业学士（B.A. Cantab，First Class Honours）
1995 - 1999 英国剑桥大学、MRC分子生物学实验室，分子生物学方向博士

工作经历
1999 - 2005 美国斯坦福大学医学中心，神经生物学方向博士后、研究助理
2005 　 夏 美国伍兹霍尔海洋生物实验室，Grass Fellow
2005 - 今 中国科学院神经科学研究所树突发育与神经环路形成研究组组长、研究员、博士生导师

奖励与荣誉
Wellcome Traveling Research Fellow，Wellcome Trust，1999 -2001
Grass Fellow，美国伍兹霍尔海洋生物实验室，2005
中国科学院 “****”，2005-2007