Nature子刊发布科学家解锁神经干细胞再激活的新见解
Nature子刊发布科学家解锁神经干细胞再激活的新见解
由新加坡国立大学医学院领导的国际神经科学家团队发现了一种控制神经干细胞再激活的机制，这些干细胞对于脑细胞的修复和再生至关重要。该研究发表在Nature子刊《自然通讯》上，为增进我们对常见神经性紊乱与行为障碍的理解提供了新的方向。
神经干细胞是大脑功能性细胞的主要来源。大脑在最初发育后，神经干细胞通常进入休眠状态，以节省能量和资源。它们仅在大脑需要时被重新激活，例如在受到损伤或进行身体锻炼后。然而，随着年龄增长，能够从休眠状态唤醒的神经干细胞数量减少，导致各种神经问题。理解这种再激活的调控机制对于探索解决这些问题至关重要。
在这项研究中，研究团队发现了一类特定的蛋白质，它们通过名为SUMO化的过程，在“唤醒”休眠的神经干细胞中起到了关键作用。
图片信息：在杜克-新加坡国立大学神经科学与行为障碍项目王洪燕教授（左二）的带领下，包括 Mahekta Rajeshkumar Gujar 博士（最左）、博士生 Lin Jiaen（右二）和高洋博士（最右）在内的研究团队发现了 SUMO 在唤醒休眠神经干细胞中的作用。
SUMO化是指一种小蛋白SUMO（小泛素样修饰蛋白）标记细胞内的目标蛋白质，进而影响这些蛋白质的活性或功能。研究人员发现，被SUMO标记的蛋白质触发了神经干细胞的再激活，使它们有助于大脑发育和修复。相反，在没有SUMO蛋白的情况下，果蝇出现了类似小头症的表型。这是首次明确指出SUMO蛋白家族在神经干细胞再激活中的作用。
图片信息：单个静止神经干细胞的图像，幼虫孵化后6小时，其标志性的细胞突起从果蝇幼虫大脑的细胞体中伸出，膜为橙色，核标记为蓝色。
医学院神经科学与行为障碍项目的研究员、论文第一作者高阳博士表示：“我们首次证明了SUMO蛋白家族在神经干细胞再激活和大脑发育中的关键作用。更进一步，我们还发现，缺失这些蛋白质会导致神经发育不全，果蝇的大脑变得异常小。”
通过进一步研究SUMO化的作用，研究人员确定它调控了另一条著名的通路——Hippo通路中的关键蛋白。Hippo通路在细胞增殖、细胞死亡和器官大小等过程中起着重要作用，但目前对其在大脑中的调节机制了解甚少。
当Hippo通路的核心蛋白Warts被SUMO化修饰后，其限制细胞生长和阻止神经干细胞再激活的能力减弱，促使神经干细胞得以生长、分裂，并生成新神经元，进而增强大脑功能。
神经科学与行为障碍项目的代理主任、该研究的资深作者王红艳教授表示：“由于SUMO蛋白和Hippo通路在人类中高度保守，我们的发现不仅对果蝇有意义，也有助于理解人类生物学。我们对SUMO化在大脑中作用的最新发现，为探索人体自身再生能力的干预手段开辟了新的途径。”
王教授及其团队此前已证明，果蝇神经干细胞是解开休眠、再激活和神经再生机制的理想模型。
医学院研究副院长Patrick Tan教授评论道：“这一发现推进了我们对细胞调控机制的理解，也为未来应对神经问题提供了新的可能性。”
杂志：nature communications
DOI：10.1038/s41467-024-52569-y
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