加州大学旧金山分校(UCSF)的一项最新研究发现,果蝇中一种存在于神经元和肌肉之间的特殊信号连接对维持昆虫神经系统的稳定至关重要。这些发现为理解人类神经肌肉退行性疾病(如肌萎缩性脊髓侧索硬化症,ALS)的病因以及开发治疗药物和方法提供了重要线索。
要开发治疗神经退行性疾病的新药,首要任务是找到新的药物靶点,而这项研究恰好提供了候选靶点。研究表明,由多个基因构成的信号系统对维持神经系统的稳定至关重要——这一发现是该领域的重要进展。研究结果发表在9月的《Neuron》杂志上。
生物体的神经系统连接模式极为复杂,因此长期以来,弄清这些连接的维持方式一直是研究人员面临的巨大挑战。
Davis教授及其实验室的博士后Benjamin Eaton通过对果蝇的骨骼形成蛋白(BMP)信号系统进行实验,获得了这些新发现。他们发现BMP信号通路是神经肌肉突触长期稳定所必需的。当BMP信号缺失时,神经和肌肉之间的突触会分散并降解。这一发现促使研究团队寻找与BMP信号系统相关的新基因,从而鉴定出神经系统中特殊的稳定化因子。
通过检测删除单个基因的遗传突变,研究人员证明BMP信号是稳定突触连接所必需的。进一步的基因检测表明,一种名为LIM激酶1的细胞质酶是赋予BMP信号分子稳定突触能力的关键环节。利用果蝇模型,研究人员能够迅速确定新基因的功能,每周可检测数百个基因,并评估它们对稳定神经肌肉突触的重要性。
如果研究人员能够找到保持神经肌肉突触稳定的方法,那么将可能延缓ALS等疾病中的神经退化进程。这项研究开始揭示如何维持突触稳定,并将促进我们理解ALS患者肌肉细胞突触退化的原因。如果我们能发现更多对突触稳定性至关重要的基因,那么也将获得更多治疗神经退行性疾病的新药物靶点。