細(xì)胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子是決定細(xì)胞命運(yùn)、形態(tài)、和生理功能的中心指揮者，而在細(xì)胞膜表面的蛋白則通過(guò)與細(xì)胞環(huán)境的相互作用來(lái)執(zhí)行這些指令?！稗D(zhuǎn)錄因子→細(xì)胞表面蛋白→生理功能”的框架被認(rèn)為存在于一切涉及細(xì)胞與環(huán)境交流的生物學(xué)過(guò)程中。例如在發(fā)育的神經(jīng)元中，科學(xué)家們常常假設(shè)轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞表面蛋白的表達(dá)，來(lái)控制神經(jīng)元之間連接，形成特定的神經(jīng)環(huán)路。

2022年5月24日，來(lái)自美國(guó)斯坦福大學(xué)與霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的知名學(xué)者駱利群教授，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在Neuron期刊上發(fā)表研究論文，用一個(gè)定義譜系的轉(zhuǎn)錄因子Acj6為例子，展示了轉(zhuǎn)錄因子如何“四兩撥千斤”，通過(guò)調(diào)節(jié)不同組合的表面蛋白的表達(dá)，控制不同神經(jīng)元類型的連接。駱利群實(shí)驗(yàn)室的博士生謝琦婧和李介夫博士為本文的共同***作者。

早在2003年，駱利群教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子Acj6特異性表達(dá)在果蠅嗅覺(jué)系統(tǒng)投射神經(jīng)元 （projection neuron，PN）的一個(gè)譜系（lineage）中，并控制這些神經(jīng)元特異性的樹突靶向。不過(guò)，當(dāng)時(shí)由于缺少直接測(cè)量特定細(xì)胞群體表面蛋白表達(dá)的方法，無(wú)法進(jìn)一步知道Acj6以及其他轉(zhuǎn)錄因子如何通過(guò)細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)控制神經(jīng)連接的特異性。

直到2020年，駱利群教授、本文的共同***作者李介夫博士與合作者發(fā)展了一種高時(shí)空分辨率的蛋白組學(xué)技術(shù)，在方法上實(shí)現(xiàn)了突破。這種技術(shù)使得研究人員可以直接在完整果蠅大腦內(nèi)對(duì)指定細(xì)胞類型的表面蛋白組進(jìn)行高精度的生物素標(biāo)記、富集和分析，也為系統(tǒng)地研究轉(zhuǎn)錄因子如何在多細(xì)胞生物的完整組織中塑造細(xì)胞表面蛋白質(zhì)組提供了可能。

▲相關(guān)閱讀：駱利群/Alice Ting聯(lián)合團(tuán)隊(duì)《細(xì)胞》發(fā)文，創(chuàng)新技術(shù)找到多個(gè)神經(jīng)連接調(diào)節(jié)因子

在此次新研究中，研究人員運(yùn)用這種蛋白組學(xué)技術(shù)，首先找到了轉(zhuǎn)錄因子Acj6調(diào)節(jié)哪些細(xì)胞表面蛋白來(lái)執(zhí)行它的命令。他們分別在野生態(tài)和acj6功能喪失突變體中，對(duì)投射神經(jīng)元進(jìn)行了表面蛋白組的定量分析，然后基于蛋白組學(xué)的數(shù)據(jù)進(jìn)行體內(nèi)篩選，由此揭示了許多執(zhí)行Acj6連接指示的分子。

這些表面蛋白有一些正如作者的猜測(cè)，屬于細(xì)胞粘附分子，但還有一些則令人意外。比如，機(jī)械敏感離子通道Piezo。這種蛋白傳統(tǒng)上被認(rèn)為只介導(dǎo)神經(jīng)元功能，但他們發(fā)現(xiàn)，失去機(jī)械敏感離子通道活性的Piezo突變體可以與野生型Piezo一樣精準(zhǔn)調(diào)控PN樹突靶向?！斑@個(gè)結(jié)果***展示了Piezo獨(dú)立于機(jī)械感覺(jué)離子通道的功能。”作者指出。 

▲在PN中敲除Piezo導(dǎo)致樹突錯(cuò)誤的靶向（白色箭頭）

接下來(lái)，為了建立轉(zhuǎn)錄因子Acj6與其調(diào)控的表面蛋白在樹突靶向中的功能性聯(lián)系，研究人員在表達(dá)Acj6的投射神經(jīng)元中特異性地敲除了acj6，同時(shí)又在這些神經(jīng)元中特異性地表達(dá)了Acj6促進(jìn)表達(dá)的表面蛋白。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不同神經(jīng)元類型中，Acj6通過(guò)調(diào)控不同組合的表面蛋白表達(dá)來(lái)指定這類神經(jīng)元特異的靶向。

“在不同神經(jīng)元中，一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子是通過(guò)調(diào)節(jié)相同、還是不同的細(xì)胞表面蛋白以指定它們的特異連接，這個(gè)問(wèn)題過(guò)去并不清楚?！毖芯咳藛T指出，“發(fā)育神經(jīng)生物學(xué)長(zhǎng)期存在一種假設(shè)，認(rèn)為神經(jīng)連接的特異性可能是由表面蛋白組合編碼（combinatorial code）控制，現(xiàn)在我們***為這一假設(shè)提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)，展示了表面蛋白間的遺傳相互作用模式（加法、減法和協(xié)同）?！?/p>

▲Acj6在不同神經(jīng)元類型中通過(guò)調(diào)控不同表面蛋白（cell-surface executor）的表達(dá)來(lái)控制神經(jīng)連接特異性

正如科學(xué)家們?cè)谡撐闹刑峒暗哪菢?，這篇文章為未來(lái)研究轉(zhuǎn)錄因子功能與機(jī)理提出了一個(gè)新的策略和方法的原型。

RNA提取磁珠屬于納米生物磁珠的一種，主要作用是用于核酸提取過(guò)程中的RNA提取，粒徑分布在500nm左右，是洛陽(yáng)吉恩特生物自主研發(fā)生產(chǎn)的高分子納米磁性微球，該磁珠懸浮時(shí)間長(zhǎng)，磁響應(yīng)時(shí)間迅速，對(duì)DNA甲基化過(guò)程中的提取環(huán)節(jié)提供良好的支持，可明顯縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率，并在提取結(jié)果上保持穩(wěn)定，配合核酸提取儀，更能實(shí)現(xiàn)快速的RNA提取。

大腦中各種化學(xué)分子就充當(dāng)著調(diào)控信號(hào)的角色。***近，《細(xì)胞報(bào)告》的新研究又找到了兩種參與大腦信號(hào)調(diào)控的蛋白R(shí)IM1和SRPK2，它們主要負(fù)責(zé)控制突觸部位的信號(hào)傳遞。

突觸作為一個(gè)信號(hào)中轉(zhuǎn)站，有的信號(hào)在抵達(dá)時(shí)就能夠往下游傳輸，有的信號(hào)則積累到一定程度才會(huì)傳遞。根據(jù)新研究，具體哪些信號(hào)需要釋放，哪些需要等待，就依賴RIM1來(lái)完成。

其中關(guān)鍵的是突觸中許多充滿神經(jīng)遞質(zhì)的突觸小泡，這些小泡會(huì)在突觸一側(cè)等待，當(dāng)接收到合適信號(hào)時(shí)它們才會(huì)被釋放?！斑@些突觸小泡釋放的數(shù)量，以及受體對(duì)其作出的反應(yīng)都是嚴(yán)格控制的，”德國(guó)波恩大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Schoch McGovern博士表示。

McGovern博士和同事曾在果蠅中發(fā)現(xiàn)，RIM1在這一過(guò)程中會(huì)比較活躍。不過(guò)，更加***的生物是否會(huì)有更復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制仍然不清楚。為此，他和同事將這一研究擴(kuò)展到了小鼠層面。

▲SPRK2會(huì)修飾RIM蛋白來(lái)影響突觸信號(hào)傳遞過(guò)程

在新研究的分析中，他們發(fā)現(xiàn)突觸小泡釋放過(guò)程中，名為SRPK2的酶會(huì)不斷地往RIM1的一些氨基酸上添加磷酸基團(tuán)，而與此對(duì)應(yīng)的，特定氨基酸的磷酸化則會(huì)提升突觸小泡的釋放數(shù)量。

“究竟是增加還是減少突觸小泡的數(shù)量，就要看是哪些氨基酸被磷酸化了，” McGovern博士解釋道。他們還不清楚被磷酸化的RIM1在執(zhí)行功能之后會(huì)怎么處理，有可能還有其他的酶會(huì)對(duì)其進(jìn)行修飾，完成后續(xù)調(diào)控工作。

RNA提取磁珠屬于納米生物磁珠的一種，主要作用是用于核酸提取過(guò)程中的RNA提取，粒徑分布在500nm左右，是洛陽(yáng)吉恩特生物自主研發(fā)生產(chǎn)的高分子納米磁性微球，該磁珠懸浮時(shí)間長(zhǎng)，磁響應(yīng)時(shí)間迅速，對(duì)DNA甲基化過(guò)程中的提取環(huán)節(jié)提供良好的支持，可明顯縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率，并在提取結(jié)果上保持穩(wěn)定，配合核酸提取儀，更能實(shí)現(xiàn)快速的RNA提取。