[生物通訊]來自美國德克薩斯貝勒醫學院和英國劍橋Wellcome Trust Sanger 研究院的科學家破譯了神經元是如何通過數目相對有限的基因合成多種不同蛋白質的，這一發現對于了解人類的整個生命期中復雜的神經系統線路是如何形成并維持的具有重要意義。

    哺乳動物大腦千百萬神經元中的每一個是如何服從指令、建立起保證我們復雜的神經網絡運轉的種種特殊的神經元連接的？這長久以來一直是神經生物學領域中的一個重大謎題。研究人員推測，每個神經元中都有不同的一批蛋白質表達，這些蛋白質作為分子信號指導每個神經元的生命歷程。protocadherin (Pcdh)蛋白家族就是完成這項任務的第一候選人，因為每個神經元中都有交疊但又存在明顯不同的Pcdh蛋白組合表達。

    在8月1日期的《基因與發育》（Genes & Development）雜志上，Allan Bradley博士和他的同事報道他們發現了神經元特異Pcdh蛋白的表達機制。Pcdh蛋白家族是由人類5號和小鼠18號染色體上的3個基因簇(Pcdh-a、Pcdh-ß和 Pcdh-g)編碼的。 Pcdh-a和Pcdh-g 基因簇都含有外顯子可變的基因。所謂外顯子就是指基因上含有蛋白質編碼信息的部分。每個外顯子均編碼一個完整蛋白質的特定部分。在一些生物（包括人類） 基因的外顯子常被一些長的DNA片段分割。每個可變外顯子都可獨立連接到基因的一個恒定區域，從而形成Pcdh蛋白含有一個獨有的可變區域和一個與其它同家族蛋白共有的恒定區域的遺傳藍圖。

    Bradley博士和他的同事發現，盡管Pcdh基因簇與抗體蛋白差異性賦予抗原結合特異性的免疫系統中的免疫球蛋白基因有著相似的基因組結構，然而Pcdh蛋白在神經元中的特異表達利用的是一個全然不同的機制。

    Bradley解釋說,“我們創造出含有各種修飾過的等位基因的小鼠模型，并對它們進行了檢驗。目前有關Pcdh蛋白在神經元中的特異表達的最盛行的理論就是重組理論（如同免疫球蛋白基因），但我們沒有發現任何能夠支持這一理論的證據！而看上去，Pcdh基因簇差異性的產生似乎是由選擇啟動子和由此確定的順式剪接（帶有低水平反式剪接）早就注定的�！�

    研究人員還發現，每一可變外顯子都在其自己的啟動子調控之下。所謂啟動子是指在DNA上與RNA聚合酶結合并啟動轉錄、將基因轉錄為前體mRNA的位點�；�因一旦被轉錄，轉錄產物前體mRNA就要經歷一個分子內的反應－－順式剪接，也就是將可變外顯子裁剪后再拼接－－即剪接到同一前體mRNA轉錄產物的恒定區域的過程。最終，順式剪接過程使神經元可以操縱Pcdh基因結構來產生多個mRNAs，每個mRNAs都含有不同的可變區域，最終每一mRNAs翻譯成一個獨特的Pcdh蛋白。

    這項研究說明，通過利用多個啟動子和順式剪接，個體神經元能夠表達不同的Pcdh基因組合，從而產生不同的Pcdh蛋白。下一步研究人員將研究Pcdh蛋白的差異表達是如何形成神經線路連接的特異性的。

消息來源：冷泉港實驗室

生物通摘譯自BIO.COM