脂質(zhì)作為細胞膜組分和信號分子，對神經(jīng)系統的發(fā)育與功能至關(guān)重要。多種參與脂代謝的基因突變后導致神經(jīng)系統疾病。但脂質(zhì)種類(lèi)繁多并在合成代謝通路中相互轉化，哪些脂質(zhì)參與調控神經(jīng)發(fā)育及其相關(guān)調控機制是神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域的重大科學(xué)問(wèn)題。
中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員張永清實(shí)驗室以傳統的模式生物果蠅為材料，通過(guò)遺傳篩選，發(fā)現糖鞘脂 (GSL) 合成通路中的多個(gè)基因調控神經(jīng)突觸的生長(cháng)。進(jìn)一步的遺傳分析結合脂質(zhì)特異抗體染色發(fā)現GSL甘露糖-葡萄糖神經(jīng)酰胺 (MacCer) 促進(jìn)突觸生長(cháng)。GSL在生物膜上與固醇組裝成脂筏。通過(guò)藥物學(xué)實(shí)驗結合遺傳分析發(fā)現MacCer促進(jìn)突觸生長(cháng)依賴(lài)于脂筏。
許多蛋白與脂筏結合并參與信號轉導，例如生長(cháng)因子Wnt1/Wingless (Wg)可特異地與脂筏結合并激活信號通路促進(jìn)突觸生長(cháng)，并且Wg信號通路的激活依賴(lài)于其與脂筏的結合。進(jìn)一步的研究表明MacCer在神經(jīng)突觸中與Wg共定位，并正調控Wg水平從而影響Wg信號通路活性。為了進(jìn)一步研究MacCer是如何與Wg相互作用的，他們與法國馬賽大學(xué)教授Jacques Fantini實(shí)驗室合作，通過(guò)分子模擬和脂質(zhì)生化試驗發(fā)現，Wg中有一個(gè)包含15個(gè)氨基酸的短肽能特異性地與MacCer結合。進(jìn)一步的體內實(shí)驗驗證兩者的結合影響MacCer與Wg共定位并調控神經(jīng)突觸的生長(cháng)。綜上所述，該研究首次發(fā)現糖鞘脂MacCer通過(guò)調控Wg信號通路促進(jìn)突觸發(fā)育。
該研究結果于10月25日在線(xiàn)發(fā)表于國際期刊eLife。張永清實(shí)驗室博士后黃琰為論文第一作者。該研究得到科技部、國家自然科學(xué)基金委和中科院的支持。
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