保持對稱是發(fā)育過程中的一個重要問題。就像胚胎一樣，大腦、脊髓和機體的許多部分需要生長成為左右相同的兩個等分。但神經(jīng)細胞比較特別，它們常常需要從機體一側跨越到另一側，將特定大腦區(qū)域的指令傳達到對側的肢體。現(xiàn)在，一項新研究揭示了信號分子為神經(jīng)元指引方向的具體機制，文章發(fā)表在上周的Science雜志上。
神經(jīng)元的軸突具有特殊的受體，專門感知引導神經(jīng)元生長的化學信號。Memorial Sloan Kettering癌癥中心和洛克菲勒大學的研究人員對軸突導向因子Netrin-1進行了深入研究，揭示了它與特定受體相互作用的具體機制。
“在軸突的發(fā)育過程中，神經(jīng)元表面會形成關鍵的復合物，確保軸突向正確的方向生長?，F(xiàn)在，我們獲得了這一復合體的關鍵結構，”Memorial Sloan Kettering癌癥中心的結構生物學家Dimitar Nikolov說。“了解這一信息，可以幫助我們更好的理解神經(jīng)回路的形成，并在此基礎上開發(fā)新藥治療脊髓或腦部損傷。”
此前洛克菲勒大學的Marc Tessier-Lavigne教授曾發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程中，信號分子Netrin-1能夠通過吸引和排斥指引神經(jīng)元的軸突生長，這一信號對于軸突導向和神經(jīng)元遷移非常關鍵。（延伸閱讀：Nature重大成果：新技術展現(xiàn)透明的完整大腦）
為了進一步解析這一重要信號分子的作用機制，Nikolov實驗室的Kai Xu等人通過X射線成像技術獲得了Netrin-1的蛋白結構。研究顯示，Netrin-1兩端有兩個不同的結合位點，可以同時與不同受體結合。在此基礎上，Netrin-1能夠以不同的方式影響表達不同受體組合的神經(jīng)元，Nikolov說。
人們已經(jīng)知道，連合神經(jīng)元（commissural neuron）通過DCC受體感知Netrin-1。而這項新研究指出，與DCC結構相似的Neogenin也是哺乳動物的一種Netrin-1受體。這兩種受體共同起作用，為連合神經(jīng)元的生長指引方向。
一側大腦對另一側機體的運動控制，依賴于連合神經(jīng)元的功能。如果DCC的編碼基因發(fā)生突變，就會干擾整個控制系統(tǒng)，導致與鏡像運動有關的疾病。這種疾病的患者不能單獨移動一側肢體，當患者一側肢體作隨意運動時，另一側肢體幾乎同時出現(xiàn)相同的不隨意運動。 
DCC和neogenin屬于剪切異構體，二者雖然有一定的結構差異，但都能與Netrin-1結合。信號分子可以通過這兩種受體，實現(xiàn)多樣化的調控效果。
聯(lián)川生物宏基因組16S rDNA測序升級，*，索取詳細資料可以幫助人們更加深入的理解神經(jīng)元連接的形成，及其相關故障發(fā)生時的致病機理，” Tessier-Lavigne說。