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本次一周新闻汇总Nature,Cell,Science 及其子刊2020年11月3日到11月9日期间神经科学领域的研究进展(能力有限,难免遗漏)
一果热点:
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4.如何找到女朋友,大脑GPS系统来帮帮忙
5,新型化合物能修复血脑屏障后持续一年
01
关于tau蛋白发病机理的传统观点主要集中在磷酸化tau上,但是越来越多的证据表明tau蛋白乙酰化异常具有神经毒性和认知能力下降。AD患者死亡后尸检报告发现tau蛋白乙酰化在神经原纤维中的大量积集聚。组蛋白脱乙酰基酶(HDAC)家族与tau蛋白去乙酰化密切相关。选择性抑制HDAC6后在 tau蛋白相关的疾病或淀粉样β(Aβ)沉积的疾病中具有一定程度的保护作用。
2020年11月2日北卡罗来纳大学生物化学和生物物理系Todd J. Cohen发现HDAC6不仅可以tau蛋白脱乙酰化,而且抑制微管结合区域内的tau过度磷酸化。敲除tau蛋白疾病小鼠中的HDAC6加快小鼠出现认知功能障碍,降低生存率。总的来说,本文揭示了HDAC6可以抑制异常tau积累,有望成为治疗tau蛋白相关疾病的重要靶点。
02
载脂蛋白E(ApoE)已经被确定和阿尔兹海默病发病关系最密切的基因. ApoE是大脑胆固醇的载体,主要是由星形胶质细胞产生,具有维持突触完整性,促进组织修复等功能。对具有AD连锁突变或风险等位基因的人体体细胞进行诱导的多能干细胞(iPSC)能够模拟出该疾病最早的分子和疾病特征.。
2020年11月2日梅奥诊所神经科学系 Guojun Bu通过类器官培养技术发现APOE4均会引起健康受试者来源和AD患者来源的类器官中的tau蛋白发生病理变化。通过RNA测序的转录组学分析表明,来自AD患者的类脑器官与压力颗粒的增强和RNA代谢的破坏有关。
03
动物的行为编码在大脑的神经元环路中.在环路水平上, 识别和操纵突触前或突触后细胞至关重要. 果蝇是研究动物行为的分子遗传和神经环路基础的关键模式生物. 2020年11月2日剑桥大学MRC分子生物学实验室Sebastian Cachero和Gregory S. X. E. Jefferis开发了一种新型基于肉毒梭菌神经毒素A,可遗传编码的、逆行的、突触的标记系统BAcTrace.将这个技术应用到果蝇中揭示嗅觉投射神经元(PNs)与嗅觉受体神经元(ORNs)、蘑菇体(MBs)的Kenyon细胞(KCs)和侧角神经元(LHNs)等三种不同种类的突触前神经元的连接,具有高灵敏性和特异性。
04
由于大多数与疾病和性状相关的变异都影响基因表达的表观遗传调控,而不是蛋白质编码序列。在特定细胞类型的水平上研究表观遗传调控更加有利于深入了解大脑的分子遗传机制。2020年11月4日西奈山伊坎医学院精神病学系Panos Roussos研究团队对大脑的初级视觉皮层、扣带皮层、背外侧皮层的兴奋性神经元、抑制性神经元、少突胶质细胞、星形胶质细胞、小胶质细胞的染色质结构进行转录组学分析发现染色质的可及性随细胞类型的不同而变化很大,而在大脑区域之间的变化较小,谷氨酸能神经元表现出最大的区域变异性。
05
一直以来,中枢神经系统被视为免疫功能低下的部位,最新研究表明,脑膜(围绕大脑和脊髓的膜)包含多种免疫细胞。脑膜由三层膜组成,可保护中枢神经系统免受物理损伤和病原体浸润。与颅骨相邻的是硬脑膜,其中容含脑膜血液和淋巴管以及硬脑膜静脉窦。2020年11月4日剑桥大学医学系Menna R. Clatworthy研究团队发现在体内稳态平衡过程中,小鼠和人类脑膜含有分泌IgA的浆细胞,并证实起源于肠道。窦周围IgA浆细胞随着年龄的增长和肠屏障的破坏而增加,相反,在无菌小鼠中它们很少,但是通过肠道重新定殖可以恢复IgA浆细胞。
06
突触的重要部分是脂质结合的蛋白质突触后密度(PSD),其中神经递质受体和其他突触蛋白聚集在该部位。PSD和突触蛋白的组织重构对于突触传递的效率发挥关键作用,被广泛认为是突触可塑性的机制。2020年11月2日中国科学技术大学生命科学学院毕国强教授研究团队在抑制性突触中鉴定了A型GABA受体,并以19-?的分辨率确定了它们的原位结构,并发现这些受体在PSD的层次结构,为突触传递和可塑性建立了结构基础。
07
解密在整个发育过程中如何建立和维持神经元多样性需要对神经元基因表达有详细的了解。视裂叶占果蝇大脑的三分之二,每个裂叶包含约60,000个神经元,以及约200种形态独特的神经元类型。2020年11月4日纽约大学生物系Claude Desplan和Nikolaos Konstantinides研究团队利用人工智能算法将果蝇不同时期的27500个细胞的分子特点进行归类分析,构建了视觉系统神经分子特征图谱。发现两类包裹神经纤维的神经元群在成年前死亡,在整个发育过程中通过不同的Wnt信号可区分背侧和腹侧视觉神经环路。
08
胰腺导管腺癌是胰腺癌主要的类型,是一种有导管分化的浸润性上皮源性肿瘤,也是全世界最具侵袭性的实体恶性肿瘤之一。神经元可以释放刺激因子来加速PDAC肿瘤的发生。2020年11月7日纽约大学朗格尼医学中心佩尔穆特癌症中心Alec C. Kimmelman揭示外周轴突在缺乏营养的环境中为PDAC细胞提供代谢支持的作用:外周轴突释放丝氨酸(Ser)促进PDAC细胞的生长。
09
多发性硬化(MS)是中枢神经系统最常见的自身免疫性脱髓鞘疾病,这种自身免疫是由少突胶质细胞产生的髓鞘自身抗原引起的。目前多发性硬化疗法旨在通过抑制免疫系统来对抗这种炎症反应,这可能导致严重的副作用。2020年11月4日托马斯杰斐逊大学神经学系Abdolmohamad Rostami研究团队开发了新型少突胶质细胞(Ol)衍生的胞外囊泡(Ol-EVs),其中含有多个髓鞘自身抗原。静脉注射Ol-EVs通过诱导免疫抑制的单核细胞和自身反应性CD4+T细胞凋亡,可缓解多发性硬化动物模型的症状。更为重要的是人类少突胶质细胞能够释放出髓鞘自身抗原的胞外囊泡。
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创伤性脑损伤幸存者的慢性神经退行性病变主要是进行性的神经死亡,增加阿尔茨海默氏症、帕金森氏症、血管性痴呆的患病风险。2020年11月3日托马斯杰斐逊大学神经学系Andrew A. Pieper研究团队揭示一种稳定细胞能量水平的化合物P7C3-A20能够修复创伤性脑损伤引起的血脑屏障破损,从而改善认知功能,这种修复作用可以持续一年。
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位置细胞被认为是构成认知地图的基础,并且在很大程度上对于某个环境形成特定的地图。2020年11月6日伦敦大学学院生理学与药理学Nick T.M. Robinson 和Michael Ha¨ usser研究团队在Cell杂志上发表文章揭示了特定激活海马位置细胞增强空间记忆,并揭示了记忆如何支撑大脑内部GPS系统。
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前额叶皮层(PFC)作为高级认知功能的脑区,在做出最优的选择中发挥关键作用。眶额皮质(OFC)、前扣带回皮质(ACC)和额前外侧皮质(LPFC)等区域的损伤与严重的决策障碍相关。其中位于眼睛上方的OFC尤为重要。2020年11月2日,目前已在圣路易斯华盛顿大学神经科学系任职的Padoa-Schioppa延续之前的工作再次在Nature杂志上发表文章揭示了OFC脑区的神经元活动直接决定经济选择行为。