科学家发现神秘神经元，或可破解染色体突变的奥秘

2022-09-06 00:00:01  信息编号：K223561  浏览次数：160

HHMI Janelia 研究园区的科学家们在神经元表面的微小毛发中发现了一种新的突触。

通常被称为初级纤毛的突起包含特殊的连接，这些连接可作为快速直接向细胞核发送信号的捷径，从而诱导形成染色体的细胞染色质发生变化。

这种特殊的突触代表了一种改变细胞核中正在转录或制造的东西的方法，这会改变整个程序，对细胞的影响不仅仅是短期的，有些可能是长期的。它就像细胞上的一个新码头，可以快速访问染色质变化，这非常重要，因为染色质改变了细胞的许多方面。

众所周知，突触发生在一个神经元的轴突和其他神经元的树突之间，但从未在神经元的轴突和初级纤毛之间观察到。Janelia 的高分辨率显微镜和创新工具使研究人员能够深入观察细胞和纤毛，以观察突触、细胞内的信号级联以及细胞核的变化。

睫状突触的发现可以帮助科学家更好地了解细胞的长期变化是如何传达的。纤毛从细胞内部、细胞核附近延伸到外部，可以为细胞提供一种更快、更有选择性的方式来进行这些长期变化。

这一切都是为了看到，而珍妮莉亚让我们能够看到我们以前看不到的东西，它开辟了许多我们没有想到的可能性。

我们体内几乎每个细胞都有一个初级纤毛，这很可能是我们单细胞祖先的遗迹。运动信号检测受体纤毛在发育过程中在细胞分裂中发挥重要作用。一些纤毛，例如我们肺部的纤毛或**尾部的纤毛，在以后的生活中也发挥着重要作用。

科学家们在很大程度上忽略了这些纤毛，因为用传统的成像技术很难看到它们。但最近，更好的成像工具引发了对这些微小附属物的兴趣。

Janelia 的高级科学家、这项新研究的第一作者 Shu-Hsien Sheu 承认，尽管他接受过神经科学家和神经病理学家的培训，但他只是在 Clapham 实验室做博士后时才了解神经元上的纤毛。

Sheu 利用他在聚焦离子束扫描电子显微镜或 FIB-SEM 方面的专业知识来仔细观察纤毛。高倍显微镜使研究小组能够看到神经元的轴突和伸出细胞体外的纤毛之间存在连接或突触。这些连接的结构特征类似于在已知突触中发现的那些，导致他们将这些连接称为“轴突-纤毛”突触或“轴突-纤毛”突触。

接下来，该团队开发了新的生物传感器和化学工具来研究这种新发现的结构的功能。研究人员还使用了一种新兴的成像模式——荧光寿命成像（FLIM）——来更好地测量纤毛内的生化事件。“我在大流行期间学习了 FLIM，以应对一些技术挑战。事实证明，它改变了游戏规则，”Sheu 说。

借助这些工具，该团队能够逐步展示神经递质血清素是如何从轴突释放到纤毛受体上的。这会触发信号级联反应，打开染色质结构并允许改变细胞核中的基因组物质。

由于通过睫状突触传递的信号能够改变细胞核中的基因组物质，因此它们可能比从轴突传递到树突的信号更能引起神经元的长期变化。这些变化可能会持续数小时、数天甚至数年，具体取决于染色质编码的蛋白质。

这项新研究专门研究了血清素的受体，血清素是一种广泛存在于大脑中的神经递质，在警觉性、记忆力和恐惧中起重要作用。纤毛上至少有 7 到 10 种其他受体，用于不同的神经递质，现在需要对其进行检查。大脑以外的其他细胞上的纤毛，如肝脏和肾脏，也值得仔细研究。

最终，更好地了解这些纤毛突触和受体的作用可以帮助科学家开发更具选择性的药物。针对血清素转运蛋白的药物用于治疗抑郁症，而血清素也与我们的睡眠周期有关。