9月21日冷泉港實驗室(CSHL)在《Cell》雜志發表文章,報道有關神經元細胞的分子遺傳基礎。
本文運用復雜的計算手段,分析了小鼠大腦基因轉錄的神經元激活信息,指出細胞-細胞的溝通方式是不同類型神經元細胞具有嚴格區別的核心特征。
神經元是構成大腦回路、支持大腦活動和行為的基本組成部分。CSHL教授Josh Huang領導的研究小組認為溝通風格和模式是決定細胞身份的重要依據。
“打個比方,如何了解我是一個怎樣的人?”文章一作Anirban Paul 博士說。“最直接的方法是觀察我跟其他人交流的方式。比如我跟我奶奶溝通時用的是電話還是微信?語氣是怎樣的。我跟我兒子或者我的同事們溝通時語氣又是怎樣?”
研究小組選取了6種遺傳類型不同的皮質抑制性神經元,它們都能釋放神經遞質GABA。研究人員們試圖發現能區分它們的核心分子特征。采用Paul優化的高分辨RNA測序方法和助理教授Jesse Gillis和Megan Crow博士開發的計算工具,使研究小組得以在每種神經元內搜尋負責特征模式呈現的活躍基因家族。
在600多個基因家族中,有40個家族的活動模式可以被用來區分6組細胞。
非常巧合的是,Huang說,這些基因家族順理成章地分成了6種不同的功能類別,所有的功能都是細胞-細胞通訊的關鍵,包括神經元通訊接口兩端的表達蛋白。
關鍵基因決定了神經元所需面對的溝通對象和與之溝通的方式。Huang解釋說,最終,神經元通過基因編碼的一個顯著特征完成溝通任務。
多年來,神經科學家們提出過各種神經元分類方法。這些分類是否真實反映了細胞的生物學特性?是不是僅為了用途需要而被隨意命名?這一直是神經生物學領域的一灘渾水。大腦中可能存在著數百種乃至數千種神經元,但神經科學家們尚未就以什么生物學基礎作為依據來定義不同類型神經元達成一致。在真正意義上, CSHL課題組發現了神經元細胞多樣性法則的一個核心遺傳家譜。
其他細胞是否也具備文中所提的分子特征,仍需拭目以待。
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