蛋白質(zhì)Matrin-3決定了神經(jīng)干細胞在大腦發(fā)育過程中的命運
來自日本熊本大學(xué)的一個研究小組發(fā)現(xiàn)了一種新的神經(jīng)源性機制,負責(zé)大腦發(fā)育。通過應(yīng)用專有技術(shù)檢測生物體中的痕量蛋白質(zhì),他們發(fā)現(xiàn)一種名為Matrin-3的新蛋白質(zhì)負責(zé)決定神經(jīng)干細胞的命運。這種蛋白質(zhì)的缺乏導(dǎo)致神經(jīng)干細胞分化成神經(jīng)元的無序分裂,導(dǎo)致腦層結(jié)構(gòu)的崩潰。很明顯,Matrin-3對維持大腦發(fā)育中的神經(jīng)干細胞很重要。
神經(jīng)干細胞具有分化成各種類型的神經(jīng)細胞(多能性)的能力,并且可以在未分化狀態(tài)下自主復(fù)制。在哺乳動物的胚胎階段,神經(jīng)干細胞分化成主要的神經(jīng)細胞,如構(gòu)成大腦的神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞。它們受多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,基因和轉(zhuǎn)錄因子的組合調(diào)節(jié)。然而,對于決定其命運的分子機制知之甚少。了解神經(jīng)干細胞如何維持未分化狀態(tài)或如何確定哪種細胞分化成神經(jīng)發(fā)育研究是非常重要的。
熊本大學(xué)的研究小組試圖找到一種控制神經(jīng)干細胞命運的分子。特別是,他們希望找到一種調(diào)節(jié)具有極小表達的基因的轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子通過打開或關(guān)閉信號來調(diào)節(jié)信號,使用磷酸化 - 一種通過添加磷酸分子改變蛋白質(zhì)作用的機制。然而,由于磷酸化發(fā)生在生物體內(nèi)(體內(nèi)),并且僅在細胞核內(nèi)以微量存在,因此難以捕獲該現(xiàn)象。幸運的是,該研究小組此前已開發(fā)出自己的技術(shù)來檢測這些微量蛋白質(zhì)。利用這項專有技術(shù),研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的核磷酸化蛋白 他們確定稱為Matrin-3,負責(zé)確定神經(jīng)干細胞的命運。
當(dāng)從胎兒小鼠腦中收獲并培養(yǎng)的未分化神經(jīng)干細胞被給予成纖維細胞生長因子(FGF2)時,Matrin-3的表達顯著增加并且磷酸化進展。此外,Matrin-3在胎兒小鼠腦區(qū)域中高度表達并磷酸化,其中存在大量神經(jīng)干細胞。
另一方面,體外實驗表明,Matrin-3缺乏導(dǎo)致神經(jīng)干細胞伸長并分化成神經(jīng)元。并且,在體內(nèi)實驗中,胚胎腦層結(jié)構(gòu)的一部分(大腦皮層特有的一部分)自身崩潰。
此外,作為詳細闡明Matrin-3磷酸化功能的實驗結(jié)果,研究人員發(fā)現(xiàn)Matrin-3氨基酸序列中的特定位點(208位絲氨酸殘基)必須被特定酶磷酸化( ATM激酶)維持未分化的神經(jīng)干細胞。
“最近的研究表明,Matrin-3基因突變導(dǎo)致家族性肌萎縮側(cè)索硬化(家族性ALS),”負責(zé)該研究的助理教授Kanako Niimori-Kita說。“據(jù)認為,Matrin-3的基因突變導(dǎo)致調(diào)節(jié)神經(jīng)元分化的因素功能障礙,破壞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的開/關(guān),從而損害正常的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和大腦發(fā)育。我們的研究結(jié)果可能為闡明其發(fā)病機制提供重要線索。家族性ALS。“
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