Shank3半合子在人皮层神经元中引起的特异性突触和形态缺陷| 脑科学顶刊导读92期

✎ 顶刊导读目录 

1，郎飞氏结的组装机制

2，轴突中mRNA运输及翻译的功能组织

3，小脑中活动上调型（upbound）和下调型（downbound）微区域中的双向学习

4，我们对路易小体的解构已经了解了多少以及未来能走多远

5，小鼠前额叶中，半合子SHANK3缺失的人神经元AMPA介导的突触传递和形态学缺陷

1，郎飞氏结的组装机制

期刊：nature reviews neuroscience

作者：Sniper

郎飞氏结中具有成簇的Na+和K+通道，这些通道对于快速有效的轴突动作电位传导至关重要。然而，离子通道聚集的详细机制直到最近才被阐明：在两种独立的轴突-胶质细胞相互作用下，（离子通道）会聚在不同的轴突细胞骨架上。

在本综述中，作者讨论了神经胶质细胞粘附分子和与其结合的细胞外基质分子如何组装为锚蛋白、血影蛋白和其他细胞骨架支架蛋白等能簇集离子通道的蛋白质。作者提出了一个详细的包含这些机制的分子模型，以解释郎飞氏结如何在周围和中枢神经系统中组装。

https://www.nature.com/articles/s41583-020-00406-8

2，轴突中mRNA运输及翻译的功能组织

期刊：nature reviews neuroscience

作者：Sniper

轴突是从神经元胞体延伸出的一种特别长的细胞结构，它利用局部地mRNA翻译来快速响应不同的胞外刺激和生理状态。这种局部合成的蛋白质在发育和成熟期轴突中对很多生理功能提供了支持作用，这也引发了学界对轴突如何组织局部翻译以确保对特定刺激做出适当反应的疑问。

过去几年的研究中，人们发现了一些调节轴突运输和mRNA局部翻译的新机制，其中一些机制研究集中在对功能相关的mRNA序列（即RNA调节子）的调节。RNA调节子能驱动并引导轴突生长、介导损伤反应、影响轴突存活甚至调节轴突线粒体功能。最近的研究将这些不同的调控途径视作一个能调节轴突的蛋白质组以满足其生理需要的平台。

https://www.nature.com/articles/s41583-020-00407-7

3，小脑中活动上调型（upbound）和下调型（downbound）微区域中的双向学习

期刊：nature reviews neuroscience

作者：Sniper

在过去的几十年中，有关小脑学习的理论不断发展。强调异源突触可塑性对小脑运动学习贡献的早期观点现已被取代。当前学界观点众多，涉及多种作用于不同部位，参与控制多种类型学习行为的突触和非突触可塑性。然而，对于小脑学习的机制，各种假设之间似乎仍然存在矛盾。因此，未来的挑战在于调和这些不同的观点并将它们统一为一个整体概念。

在此综述中，作者回顾了目前学界对各种学习形式中不同“微区”内小脑浦肯野细胞活动变化的理解。作者还提出了一个模型，该模型显示每个微区的活动在学习的初始阶段必然会增加或减少，并且这取决于其下游神经环路在方向和时间上的要求以及涉及的行为。

https://www.nature.com/articles/s41583-020-00392-x

4，我们对路易小体的解构已经了解了多少以及未来能走多远

期刊：nature reviews neuroscience

作者：Sniper

路易小体（LB）是细胞内富含α-突触核蛋白（α-syn）的包涵体，是帕金森和其他几种神经退行性疾病的重要病理标志。越来越多的证据表明，α-syn的聚集不仅在LB形成中起着核心作用，还是驱动帕金森病中神经变性和病理变化的关键过程之一。然而，我们对于LB的形成、生化组成和超微结构特性；LB随着疾病进展如何产生与传播以及它们在神经退行性病变中的作用所知甚少。

在这篇综述中，作者讨论了当前学界在不同大脑区域观察到的关于α-syn的LB的生化结构和形态特征的生理学知识。作者还对LB形成与扩散的分子和细胞决定因素提出了见解，强调了在生化和结构水平上更详细和系统地表征α-syn病理学机制的迫切需求。作者认为，更详细的表征将增进学界对帕金森病和其他神经退行性疾病的理解，并促进更可靠的疾病模型与新颖有效的治疗策略的开发。

https://www.nature.com/articles/s41583-020-00416-6

5，小鼠前额叶中，半合子SHANK3缺失的人神经元AMPA介导的突触传递和形态学缺陷

期刊：Molecular Psychiatry

作者：Роза

SHANK3半合子在体外人类干细胞衍生的神经元中引起突触连接缺陷

自闭症患者中突触蛋白的遗传异常现象很常见，但人们对这些异常所破坏的细胞和分子机制了解有限。SHANK3是一种兴奋性突触的突触后支架蛋白，在大多数22q13缺失综合症患者和大约2%的特发性自闭症和智力残疾患者中发现了SHANK3突变或缺失。

本研究生成了CRISPR/Cas9基因工程的人类多能干细胞（pluripotent stem cells, PSC），该细胞具有完全半合子SHANK3缺失，这是患者最常见的遗传异常。本文还研究了移植于小鼠前额叶皮层SHANK3缺失PSCs源的皮质神经元的突触和形态学特性。研究显示人类PSC衍生的神经元通过获取适当的皮层特性，以及从/向多个不同的大脑区域接收和发送解剖投影，来整合到小鼠皮层中。本研究还证明了，与在同一个大脑区域中共同植入的等基因对照神经元相比，SHANK3缺陷型人类神经元减少了AMPA-介导的突触传递，但不降低NMDA或GABA介导的突触传递，并显示出受损的树突状树突和棘突。

总之，这项研究揭示了生理条件下，SHANK3半合子在不同发育阶段的人皮层神经元中引起的特异性突触和形态缺陷，并验证了可以使用共植入控制和突变型人类神经元作为一个新的平台，研究与自闭症相关的遗传神经发育障碍的连通性缺陷。

https://www.nature.com/articles/s41380-021-01023-2

作者信息

 

校审：Freya（brainnews编辑部）

题图：Singularity Hub

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