科学家们揭示了复杂的信号机制，这些机制对神经细胞的成熟和移动至关重要，而这些对有效的认知功能是必需的。
一个重要的转变始于一个关键的初始行动，对于处于发育阶段的神经元来说，这一步需要各种信号通路的合作。圣朱德儿童研究医院的研究人员利用荧光成像方法观察了一系列分子过程，这些过程触发了发育中的神经元的移动，表明在这个过程中存在复杂的信号网络。这项研究阐明了支持小脑适当发育的过程，今天发表在Nature Communications.上。
神经元起源于被称为生发区的大脑区域。然而，为了执行它们的角色，它们必须迁移到大脑的不同区域，在那里它们有助于电路的形成。虽然指导这一离开的信号系列尚未完全阐明，但来自圣朱德发育神经生物学部门的David Solecki博士正处于解码这些信号如何协同工作以启动神经元迁移的有利位置。
“此前，研究人员关注于重要的细胞骨架元素和外部信号，这些信号指示神经元的目的地和时机，”Solecki表示。“挑战在于揭示这些不同生物通路如何统一。多个过程如何协同管理这一来自生发区的退出？”
研究发现，指导分子Netrin-1（帮助发育良好的神经元离开生发区）与泛素连接酶Siah2（保留未发育的神经元）之间的竞争是关键。这一之前被忽视的“巧合检测电路”强调了这些对立通路之间的合作对适当神经元迁移的重要性。
平衡的力量调节神经元移动
Solecki利用超分辨率显微镜展示了这一双信号系统的运作。最初，研究人员观察到已分化的神经元似乎在生发区内向离Netrin-1的方向移动。这个蛋白质被受体Dcc识别并排斥。
“Netrin-1由前体细胞释放，向新分化的细胞发出信号，‘你需要离我们远一点，’”Solecki详细说明。“因此，已分化的神经元本质上是被推离它们之前未成熟神经元的聚集群。”
对巧合检测机制的检查显示了一个涉及Netrin-1-Dcc信号和另外两个蛋白质Pard3和JamC的电路。这些蛋白质支持Dcc聚集并提供迁移所需的重要粘附信号。Pard3增强Dcc受体的移动和放置，而JamC则在粘附位点巩固它们，促进有效的信号对齐和粘附。这个复杂的系统平衡了粘附和指导信号，以决定神经元迁移的时机和方向。
这个“推”信号与由泛素连接酶Siah2控制的“拉”信号一起运作。泛素连接酶负责回收受损的蛋白质。Siah2专门靶向Dcc和Pard3进行降解。研究人员证明Siah2通过分解Dcc（Netrin-1的受体）和Pard3来阻止未发育神经元过早离开生发区。这一降解微调了巧合检测电路中粘附和指导信号之间的关系。
这项研究提供了一个全新的视角，阐释了这个互联系统如何创建一个巧合检测电路，其中细胞间接触和Netrin-1感知输入必须协同作用以产生准确的输出。“使用单细胞测序等技术，我们可以分析参与的基因，但最终，理解细胞生物学是至关重要的，”Solecki总结道。“这项研究专注于分子之间的复杂相互作用。”
