王廣福課題組發(fā)文揭示亞細胞微區(qū)對突觸可塑性的重要作用
生命科學(xué)中心王廣福課題組在Ras和Rap信號通路調(diào)節(jié)突觸可塑性方面取得重要進展。論文以“Ras和Rap通過不同亞細胞微區(qū)傳遞雙向突觸可塑性信號”（Ras and Rap Signal Bidirectional Synaptic Plasticity via Distinct Subcellular Microdomains）為題發(fā)表在神經(jīng)科學(xué)著名期刊《神經(jīng)元》（Neuron，影響因子14.318）上。王廣福研究員為本文共同第一作者。
突觸是神經(jīng)元之間形成連接的部位，而突觸可塑性則是指增強和減弱突觸連接的能力。在學(xué)習(xí)和記憶中，突觸可塑性有不同的表現(xiàn)形式，包括長時程增強、去增強和長時程抑制。過往的研究已經(jīng)確定Ras家族小GTP酶（即Ras，Rap2和Rap1）可作為多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)的分子開關(guān)分別控制上述不同形式的突觸可塑性。然而，Ras和Rap蛋白在序列和結(jié)構(gòu)上具有高度的同源性，可以被相同的上游信號激活也可以激活相同的下游效應(yīng)器。因此，信號分子如何實現(xiàn)信號多樣性和特異性這一細胞生物學(xué)中長期存在的問題被再一次提出。
通過靶向遞送方法，Ras或Rap蛋白被特異性地表達于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、脂質(zhì)筏、主體膜、溶酶體或高爾基體上。然后，通過高分辨率膜片鉗記錄，王廣福研究員及同事發(fā)現(xiàn)Ras通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和脂質(zhì)筏激活長時程增強信號通路，而Rap2和Rap1分別通過主體膜和溶酶體激活去增強和長時程抑制信號通路。該研究不僅揭示了信號分子是通過不同亞細胞結(jié)構(gòu)中的不同信號傳導(dǎo)平臺來實現(xiàn)信號多樣性和特異性的，還提供了一個精確的調(diào)控工具和一個有效的研究策略，促進開發(fā)精確靶向藥物以治療各種疾病。
王廣福研究員長期從事神經(jīng)回路和突觸可塑性領(lǐng)域的研究，并在研究中注重生物光子學(xué)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。除本文章外，他參與研究的關(guān)于乙酰膽堿熒光探針的文章也于近日在《自然·生物技術(shù)》（Nature Biotechnology，影響因子35.724）上發(fā)表。乙酰膽堿是重要的神經(jīng)遞質(zhì)，與學(xué)習(xí)記憶、阿爾茲海默病等相關(guān)。預(yù)計該文章的發(fā)表將促進人們對乙酰膽堿有更深入的認識。
王廣福研究員2008年獲得北京大學(xué)博士學(xué)位，2008-2017年在美國弗吉尼亞大學(xué)進行博士后研究。2017年12月全職加入哈爾濱工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)中心。主要致力于大腦皮層神經(jīng)元回路和與神經(jīng)疾病相關(guān)的突觸可塑性研究。研究成果發(fā)表在 Genes & development, Nature Neuroscience, Nature Protocols, Neuron, Cerebral Cortex, The Journal of Neuroscience 等國際頂級期刊。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627318302836
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/nbt.4184
Ras and Rap Signal Bidirectional Synaptic Plasticity via Distinct Subcellular Microdomains.pdf
A genetically encoded fluorescent acetylcholine indicator for in vitro and in vivo studies.pdf
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