
(封面图片:神经元生长锥颈的亚显微结构。旋转投影电子显微图片显示微管(绿色)、肌动蛋白微丝(红色)、以及被膜小窝(蓝色)的分布情况。图中微管的斑状形态是由于免疫胶体金标定产生的。“肌动蛋白弧”将外周的单个微管结构移动到中央位置。)
轴突生长和导向(axon growth and guidance)是神经系统发育中的重要生物过程,但其细胞生物学机制仍未完全阐明。尽管已有大量证据表明,轴突的生长和导向依赖于细胞骨架(cytoskeletal)动力学的有序组织,科学家们仍在探索相关的分子机制。2008年7月8日,《发育细胞》(Developmental Cell)期刊上发表了来自美国研究小组的两篇文章,介绍了在这一领域的新发现。
在其中一篇文章中,研究人员探讨了细胞黏附底物刺激下神经突增生(neurite outgrowth)的机制。研究发现,在快速增生过程中,微管的生长与外围退化的肌动蛋白网络密切相关。值得注意的是,当黏附位点成熟后,收缩肌动蛋白弧(contractile actin arc)结构变得更加坚固,其形成受到Rho/Rho激酶/肌浆球蛋白II(Rho/Rho Kinase/myosin II)信号级联的调节。当Rho激酶被抑制时,尽管生长反应仅有轻微延迟,微管却无法形成单一的生长轴。这表明Rho激酶和肌浆球蛋白II在神经生长的微管行为调节中发挥着重要作用。
在另一篇文章中,研究小组探讨了轴突新片段的形成机制。为了形成新片段,需要产生聚集成束的高动力性微管阵列,以构建轴突的核心部分。尽管与微管相关的蛋白质能够稳定微管束,但单个微管如何聚集成束的机制尚不明确。研究发现,肌浆球蛋白II驱动的收缩结构:一种侧向移动的肌动蛋白弧,能够与生长中的微管相互作用,并将其从生长锥的侧部移动到中央。当抑制肌浆球蛋白II时,肌动蛋白丝和微管的移动立即停止,微管束也随之解开。因此,肌浆球蛋白II产生的收缩力对于形成生长锥颈的正常微管束至关重要。
(《发育细胞》(Developmental Cell),Vol 15, 146-162, 08 July 2008,Andrew W. Schaefer, Paul Forscher)
(《发育细胞》(Developmental Cell),Vol 15, 163-169, 08 July 2008,Dylan T. Burnette, Paul Forscher)
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