神經(jīng)突觸是神經(jīng)元之間進(jìn)行信息交流的特化結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)期以來，神經(jīng)突觸的發(fā)育與重塑是神經(jīng)科學(xué)研究的核心科學(xué)問題。突觸重塑是生物個(gè)體發(fā)育過程中神經(jīng)環(huán)路的形成以及生物對(duì)生理和（或）環(huán)境變化的適應(yīng)過程中普遍存在的生物學(xué)現(xiàn)象。同時(shí)，突觸重塑的異常會(huì)導(dǎo)致許多重要的神經(jīng)疾病。然而，我們對(duì)突觸重塑的分子和細(xì)胞機(jī)理的認(rèn)識(shí)卻非常有限。

 

果蠅是研究神經(jīng)發(fā)育機(jī)制的重要模式動(dòng)物。在果蠅的變態(tài)發(fā)育過程中，神經(jīng)肌肉突觸發(fā)生大規(guī)模的、劇烈的形態(tài)和結(jié)構(gòu)變化并最終重塑成成蟲特異的突觸。中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所張永清研究組結(jié)合免疫熒光技術(shù)、活體成像術(shù)、電鏡技術(shù)以及分子遺傳操作技術(shù)等，系統(tǒng)地研究了果蠅變態(tài)過程中神經(jīng)肌肉突觸重塑的分子和細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制。

 

研究表明，神經(jīng)肌肉突觸清除時(shí)，突觸后骨架蛋白Disc Large首先開始擴(kuò)散并最終消失，同時(shí)突觸后谷氨酸受體分布面積擴(kuò)大。電鏡結(jié)果顯示，突觸后網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也發(fā)生空泡化并最終解聚。而突觸前結(jié)構(gòu)的拆裝比突觸后結(jié)構(gòu)清除晚約1個(gè)小時(shí)，主要表現(xiàn)為突觸前偽足樣結(jié)構(gòu)形成，突觸囊泡的聚集和回運(yùn)。組織特異性基因操作的分析結(jié)果表明，抑制突觸后肌肉中蛻皮激素、細(xì)胞凋亡及蛋白酶體通路能同時(shí)延緩?fù)挥|前后結(jié)構(gòu)的清除，而抑制突觸前運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中蛻皮激素、細(xì)胞凋亡及蛋白酶體通路僅能部分延緩?fù)挥|前結(jié)構(gòu)的清除過程，而不能延緩?fù)挥|后結(jié)構(gòu)的清除。上述結(jié)果表明，突觸后結(jié)構(gòu)對(duì)突觸清除過程起關(guān)鍵作用。該研究揭示了突觸清除的分子細(xì)胞機(jī)制，并建立了一個(gè)新的研究突觸清除的模式體系。

 

該研究結(jié)果發(fā)表于最近一期的國(guó)際主流神經(jīng)生物學(xué)期刊《神經(jīng)科學(xué)期刊》（The Journal of Neuroscience）。本研究得到了中國(guó)科學(xué)院，國(guó)家自然科學(xué)基金委和科技部項(xiàng)目的資助。（來源：中科院）