大腦如何知道何時倒垃圾

大腦有自己的管家服務，這是一種復雜的機制，可以清理細胞活動留下的碎片。但是科學家們很難弄清楚大腦是如何知道何時啟動這種細胞“垃圾收集”的。

耶魯大學領導的科學家團隊已經確定了一種蛋白質，這種蛋白質是這一過程的關鍵，稱為自噬。他們在 1 月 21 日的《神經元》雜志上報告說，這種蛋白質 ATG-9 可以控制突觸活動并發(fā)出增加自噬的信號，其中由增加的活動產生的神經元碎片被吞噬和降解。

影響神經元連接處的 ATG-9 運輸?shù)耐蛔?，稱為突觸，可能有助于解釋自噬在突觸活動增加期間無法發(fā)揮作用，這種缺陷與包括帕金森病在內的幾種神經退行性疾病有關。

“神經元經?；钴S，它們的機器容易磨損，”耶魯大學醫(yī)學院神經科學和細胞生物學的 Dorys McConnell Duberg 教授、該論文的高級作者 Daniel Colón-Ramos 說。

這些神經元變得越活躍，就越需要細胞降解以去除受損的細胞成分。在自噬過程中，神經元會產生一個細胞器，相當于垃圾卡車的細胞器，它可以分離、攜帶并隨后破壞受損的細胞成分。細胞器的形成地點和時間很重要，因為拾取需要定時和協(xié)調。神經元如何協(xié)調這一過程一直是個謎。

對于這項新研究，由 Colón-Ramos 和第一作者、耶魯大學博士生楊思思領導的研究小組對蛋白質 ATG-9 的功能感興趣，他們在神經元突觸附近觀察到這種蛋白質。使用遺傳分子方法，他們發(fā)現(xiàn) ATG-9 通過經歷一個稱為突觸小泡循環(huán)的過程來跟蹤神經元活動，在這個過程中，細胞分泌執(zhí)行大腦功能的神經遞質。他們發(fā)現(xiàn)，當突觸活動增加時，突觸小泡循環(huán)和 ATG-9 運輸也會增加。反過來，這表明需要自噬清理人員。

“我們認為，當這些神經元執(zhí)行它們的功能并傳遞信息時，ATG-9 充當一種活動日志，當神經元活動增加時，它有助于提醒細胞產生更多的自噬，以進行未來的清理，”楊說。“因此，ATG-9 就像突觸活動和自噬的協(xié)調者。”

這些發(fā)現(xiàn)還為與自噬功能受損有關的神經退行性疾病的潛在病理學增加了另一條線索。例如，作者發(fā)現(xiàn)一些與突觸活動相關的突變——包括在人類中發(fā)現(xiàn)并與帕金森病相關的基因突變——會影響 ATG-9 在突觸中的運輸，并在神經元活動增加時阻礙神經元增加自噬的能力.

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