来自中国科学院上海生命科学院神经科学研究所的科研人员近日在神经元极化和轴突发育研究中取得新进展，发现了神经元轴突发育过程中细胞膜的不对称插入机制。相关研究论文于8月18日在线发布在国际著名生物学期刊《细胞》（Cell）旗下的子刊《发育细胞》（Developmental Cell）杂志上。
中国科学院上海生命科学院神经科学研究所的罗振革研究员是这篇文章的通讯作者。其早年毕业于南开大学生物系，主要从事神经发育的分子细胞机制研究，特别是神经元形态发生的分子机制以及突触形成和重构的机理研究。在神经元极性建立、神经元轴-树突发育和突触形成等神经发育的重要领域取得了系列成果，在Nature Cell Biology、Neuron等国际学术期刊发表系列研究论文。
神经元具有典型的极性结构，复杂分支的树突负责接受信息，单根轴突负责输出信息。新生神经元某个突起向轴突的分化称为神经元的极化，该过程需要细胞膜向该突起快速增加，其调节机制是悬而未决的重要科学问题。
在罗振革研究员的指导下，博士研究生王彤和刘阳等人对该问题进行了深入研究。他们发现抑癌蛋白Lgl1在该过程中发挥重要作用，Lgl1定位在质膜前体囊泡（plasmalemmal precursor vesicle，PPV）的胞浆侧，在轴突发育过程中具有极性分布。在培养的海马神经元中，下调Lgl1会抑制PPV向细胞膜的插入，并使神经元丧失极性，过表达Lgl1会促进轴突的发育。进一步的机制研究表明，Lgl1通过调节小G蛋白Rab10来发挥作用，Lgl1可以使胞浆中的Rab10与GDI（GDP-dissociation inhibitor）解离，从而促进Rab10定位到PPV。下调Rab10的表达或抑制其活性也会影响PPV的膜插入，使神经元失去极性，上调其表达会促进轴突发育。Lgl1通过Rab10调节PPV向细胞膜的插入及神经元的极化。后继工作正在深入研究Rab10囊泡的转运机制、效应因子、膜定位及膜融合信号。
该工作得到科技部、中科院以及自然科学基金委的支持。
生物探索推荐英文论文摘要：
Lgl1 Activation of Rab10 Promotes Axonal Membrane Trafficking Underlying Neuronal Polarization
Directed membrane trafficking is believed to be crucial for axon development during neuronal morphogenesis. However, the underlying mechanisms are poorly understood. Here, we report a role of Lgl1, the mammalian homolog of Drosophila tumor suppressor Lethal giant larvae, in controlling membrane trafficking underlying axonal growth. We find that Lgl1 is associated with plasmalemmal precursor vesicles and enriched in developing axons. Lgl1 upregulation promoted axonal growth, whereas downregulation attenuated it as well as directional membrane insertion. Interestingly, Lgl1 interacted with and activated Rab10, a small GTPase that mediates membrane protein trafficking, by releasing GDP dissociation inhibitor (GDI) from Rab10. Furthermore, Rab10 lies downstream of Lgl1 in axon development and directional membrane insertion. Finally, both Lgl1 and Rab10 are required for neocortical neuronal polarization in vivo. Thus, the Lgl1 regulation of Rab10 stimulates the trafficking of membrane precursor vesicles, whose fusion with the plasmalemma is crucial for axonal growth.
