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弄清楚数百种不同类型的脑细胞如何从数千种基因的独特表达中发育而来,不仅可以增进对大脑在健康状态下如何运作的理解,而且还能加深对疾病中出现问题的理解。麻省理工学院的一项新研究精确地探索了果蝇两种神经元类型的这种“分子逻辑”,结果表明,即使是相似的细胞也会推动和拉动许多杠杆来开发不同的功能。
在Neuron的研究中,Picower 学习与记忆研究所的一组神经生物学家发现,这两种密切相关的神经元亚型在表达 800 多个基因(约占神经元编码基因总数的 5%)的方式上存在差异。果蝇基因组。通过操纵表达差异最显着的基因,科学家们能够展示它们如何在细胞之间产生一些可观察到的差异。
该研究的资深作者、麻省理工学院生物系、脑与认知科学系 Menicon 神经科学教授特洛伊·利特尔顿 (Troy Littleton) 表示:“神经科学领域正在全球范围内努力识别所有不同类型的神经元,以定义其独特的特性及其基因表达谱。”“这些信息可以用作研究新发现的疾病基因如何映射到那些特定神经元的工具包,以表明哪些神经元可能在特定的大脑疾病中受到最严重的影响。”
“我们想用果蝇作为一种方法,看看我们实际上是否可以确定两个相似神经元的转录组如何差异化地用于了解哪些关键基因指定了它们独特的结构和功能特性。”
显微镜下
研究中比较的两种神经元类型都来自苍蝇的脊髓,通过在称为突触的连接处释放神经递质谷氨酸来控制肌肉。这些神经元的主要功能差异在于,“阶段性”神经元连接到许多肌肉并偶尔释放出大量的谷氨酸,而“补给性”神经元每个只连接到一块肌肉并提供更多的化学物质的持续滴注。这种二元性也存在于人脑神经元中,提供了灵活的控制范围。