在腦部初步發(fā)育后，神經(jīng)干細(xì)胞通常會進(jìn)入一種休眠狀態(tài)，以節(jié)省能量和資源。它們只有在大腦需要時(shí)才會重新激活，例如在受傷或進(jìn)行體育鍛煉后。然而，隨著年齡的增長，能夠從休眠狀態(tài)中喚醒的神經(jīng)干細(xì)胞數(shù)量減少，這可能導(dǎo)致多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生。

最近，來自杜克-國立大學(xué)醫(yī)學(xué)院的國際神經(jīng)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，通過修改一種控制細(xì)胞生長的蛋白質(zhì)，可以重新激活果蠅的休眠神經(jīng)干細(xì)胞，為對抗神經(jīng)疾病帶來了新的希望。這項(xiàng)研究的成果發(fā)表在《自然通訊》期刊上，標(biāo)題為《Warts激酶的SUMO化促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的重新激活》，為理解和治療阿爾茨海默病和帕金森病等神經(jīng)退行性疾病提供了令人振奮的前景。

研究團(tuán)隊(duì)指出，神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）的靜息與增殖之間的微妙平衡對于成年神經(jīng)發(fā)生和穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。小泛素相關(guān)修飾物（SUMO）依賴的翻譯后修飾能迅速而可逆地改變蛋白質(zhì)的功能。然而，SUMO通路在神經(jīng)干細(xì)胞重新激活和大腦發(fā)育過程中的作用尚不明確。研究顯示，SUMO通路的關(guān)鍵組分在果蠅的神經(jīng)干細(xì)胞重新激活和大腦發(fā)育中發(fā)揮著重要作用。

研究發(fā)現(xiàn)，一組特定的蛋白質(zhì)在通過SUMO化過程“喚醒”休眠神經(jīng)干細(xì)胞中起著至關(guān)重要的作用。在SUMO化過程中，一種名為SUMO的小蛋白會標(biāo)記細(xì)胞內(nèi)的目標(biāo)蛋白，影響其活動和功能。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些SUMO標(biāo)記的蛋白質(zhì)可以觸發(fā)神經(jīng)干細(xì)胞的重新激活，使其能夠參與大腦的發(fā)育和修復(fù)。相反，缺乏SUMO蛋白的果蠅會表現(xiàn)出類似微腦癥的表型。這是首次研究確定SUMO蛋白家族在神經(jīng)干細(xì)胞重新激活中的確切角色。

研究的第一作者、高博士表示：“我們首次證明SUMO蛋白家族在神經(jīng)干細(xì)胞重新激活和整體大腦發(fā)育中扮演著關(guān)鍵角色。當(dāng)這些蛋白缺失時(shí)，正常的神經(jīng)發(fā)育會受到阻礙，導(dǎo)致果蠅的大腦發(fā)育不全，表現(xiàn)出微腦癥的特征?！?/p>

深入探討SUMO化的影響，研究人員發(fā)現(xiàn)它調(diào)節(jié)了另一個(gè)著名通路——Hippo通路中的關(guān)鍵蛋白。Hippo通路在細(xì)胞增殖、細(xì)胞死亡和器官大小等細(xì)胞過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，但在大腦中與此通路相關(guān)的調(diào)節(jié)因子卻寥寥無幾。當(dāng)Hippo通路的核心蛋白Warts經(jīng)過SUMO修飾后，其限制細(xì)胞生長和防止神經(jīng)干細(xì)胞重新激活的作用減弱。這使得神經(jīng)干細(xì)胞能夠生長和分裂，形成新的神經(jīng)元，從而有助于大腦功能的恢復(fù)。

研究的高級作者、王宏燕博士表示：“考慮到SUMO蛋白和Hippo通路在人體中的高度保守性，我們的發(fā)現(xiàn)不僅對果蠅具有重要意義，也對理解人類生物學(xué)至關(guān)重要。SUMO化過程和Hippo通路的失調(diào)與人類的多種疾病相關(guān)，包括癌癥以及阿爾茨海默病和帕金森病等神經(jīng)退行性疾病。我們對SUMO化在大腦中作用的新認(rèn)識為干預(yù)提供了令人興奮的新機(jī)會，可能導(dǎo)致針對性治療的發(fā)展，利用自身的再生能力?！?/p>

杜克-國立大學(xué)的Patrick Tan教授補(bǔ)充道：“這一發(fā)現(xiàn)推動了我們對細(xì)胞功能和控制機(jī)制的理解，為神經(jīng)退行性疾病的新生物再生療法的發(fā)展提供了重要信息。同時(shí)，它也為開發(fā)微腦癥等神經(jīng)疾病的治療方法開辟了新可能。隨著研究的深入，我們正朝著找到有效方式來幫助這些疾病患者、改善他們生活質(zhì)量的目標(biāo)不斷邁進(jìn)?！?/p>

參考文獻(xiàn)：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52569-y

編輯：王洪

排版：李麗