中科院最新Cell文章

近日来自中国科学院上海生命科学研究院和南京大学的研究人员证实成纤维细胞生长因子FGF13作为一种微管稳定蛋白参与调控了神经元的极化和迁移。相关论文“Fibroblast Growth Factor 13 Is a Microtubule-Stabilizing Protein Regulating Neuronal Polarization and Migration”发布在世界顶级期刊《细胞》（Cell）杂志上。

文章的通讯作者是中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所研究员、神经生物学重点实验室主任张旭。张旭博士主要从事神经科学研究，特别是背根节神经元的分子和细胞生物学以及痛觉机制研究，已发表国际学术期刊学术论文75篇，部分研究成果已引入教科书。

成纤维细胞生长因子（Fibroblast growth factors, FGFs）是一个信号蛋白家族,在线虫到人的各种组织中都有发现,到目前为止在脊椎动物中已经发现其22个家族成员。这个家族的成员在细胞生长、分化以及神经系统的发育、神经细胞的存活和再生方面起着多种作用,且几乎每个成员都有很重要的功能。

FGF13是FGF家族的一种不分泌型蛋白，在发育过程中表达于大脑皮质神经元，是综合征性和非特异性X 染色体连锁智力障碍(XLMR)的一个候选基因。然而目前对于其在发育过程中的功能却不是很清楚。

在这篇文章中，研究人员证实FGF13在细胞内作为一种微管稳定蛋白发挥作用，是大脑皮质中的轴突和前导突起（leading process）发育和神经元迁移的必要条件。FGF13富集于轴突的生长锥（growth cone）中，直接与微管发生相互作用。在细胞实验中，研究人员证实FGF13可使得微管蛋白聚合，并稳定微管。FGF13的缺失会损害神经元极化，增加轴突分支和前导突起。此外，研究人员还在小鼠中证实FGF13遗传缺失可导致新皮质和海马区神经元迁移缺陷。FGF13缺失小鼠还表现出学习与记忆能力下降，这与XLMR患者的障碍具有相关性。

新研究揭示了FGF13在神经发育中的功能及分子机制，为深入地了解有可能与之相关的神经系统疾病如XLMR等的发病机理提供了新的研究方向和重要的数据。

（生物通：何嫱）


    一个基因缺陷，会使婴儿出生前后的大脑皮层发育异常，造成儿童智力发育障碍。端午节期间，国际著名期刊Cell（《细胞》）杂志发表了来自中科院上海生科院神经科学院研究所张旭研究员课题组的最新发现：在大脑皮层发育过程中，成纤维细胞生长因子13B（FGF13B）如同一位向导，能使神经细胞向正确的方向迁移。这位“向导”一旦缺失，大脑皮层发育将发生异常，无法正常学习、记忆，最终造成智力障碍。

　　有一种先天性智力障碍疾病，与人的X性染色体上的基因缺陷有关。在先天性智障疾病中，它约占了25%，而在严重智障病例中，它占到了50%以上。目前，在X染色体上，科学家找到了许多可能与先天性智力障碍有关的基因，可哪个才是关键的致病基因呢？5年前，张旭研究组开始研究，希望找到它。在张旭研究员指导下，博士生吴青峰和杨柳发现，在FGF蛋白家族中，FGF13B在大脑皮层的发育过程中，起着特别的作用：它总是聚集在神经细胞的生长锥里，促进细胞骨架微管的形成和稳定，引导神经细胞向正确的脑皮层区域迁移，构成神经网络。张旭介绍，这是大脑具备学习、记忆能力的重要步骤。

　　小鼠实验证明，如果敲除了产生FGF13B因子的基因，大脑皮层中的神经细胞迁移就会发生迟滞，小鼠长大后就会发生智力障碍。一般小鼠花一周时间，就能学会在水中迷宫里找到目标，但这些小鼠怎么也学不会。吴青峰解释，他们通过实验观察发现，FGF13B在大脑中出现的高峰期，是在胎儿出生前后几周，此后直到成年，含量一直很低。“这说明，如果FGF13B的基因出了问题，只能通过早期胎儿筛选来预防。”他说，等婴儿出生后，再过几年发现智力问题，已无法补救。

　　接下来，研究组准备继续探索FGF13B在其他脑发育阶段的作用，同时也准备在中国寻找病例进行研究，将成果向临床推动。


    “FGF13可能是一个智力障碍相关基因，这项研究工作对大众来说显得非常令人兴奋。”这是国际著名学术期刊《细胞》对中科院上海生科院神经所张旭研究组新成果的审稿意见。研究组昨天宣布，他们发现一种调控大脑发育的新机理，由此鉴定出“FGF13”是导致先天性智力障碍的关键基因之一，这可能有助于“智障基因”胎儿早期筛查。

　　人类X染色体基因缺陷或变异，可致大脑发育迟滞，造成儿童智力发育障碍，这被称为“X—连锁智障综合征”。携带这种缺陷或变异基因的父母，生儿必智障，生女则可能隐性遗传，其后代仍会发生智障。目前，在X染色体上，虽已知多个基因与智障相关，但只有少数基因被证明可以直接致病。现在，这个代号为“FGF13”的相对陌生的关键基因现身了。

　　在发育中的脑皮层之间，神经细胞如藤蔓般生长，爬升至特定区域。神经细胞中的微管蛋白，卷成一个个“微管”，形成细胞骨架，加入神经细胞迁移活动。在张旭研究员指导下，博士研究生吴青峰、杨柳等观察到发育期间大脑皮层和海马区的神经细胞均表达FGF13基因，并产生一种“FGF13B”蛋白，与微管蛋白结合，促进微管形成，稳定微管结构。正是它们帮助神经突起生长，引导神经细胞向上迁移，直至正确的脑皮层区域。

　　小鼠实验验证了这一大脑发育机理。FGF13基因缺失的小鼠出现神经细胞迁移迟滞，造成大脑皮层和海马结构分层异常，无法正常进行学习与记忆，不能像对照组小鼠那样在水迷宫训练实验中完成任务，这样的脑功能异常与X—连锁智力障碍病人相似。科研人员认为，这一研究结果提示FGF13基因可能也是一种智障致病基因。通过人体尤其是病例基因的进一步研究，或许可以针对性地采用基因检测手段，如排查唐氏综合征的宫内取样法，筛查胎儿所携的这一基因有无缺陷。“由于这种智障无法在后天补救，目前只能通过胎儿早期诊断，才能确保新生儿智力发育正常。”


　　【专家点评】《细胞》审稿人之一：这篇论文具有高质量的生化、分子、细胞和基因操作数据，作者们鉴定了一个X—连锁智力障碍相关的关键基因，这更加扩大了文章的影响力；《细胞》审稿人之二：这项工作的研究结果非常有力，作者发现了一个所知甚少的FGF基因家族成员的新功能。他们的发现和临床X—连锁智力障碍相关，这些数据将会吸引广大读者的兴趣。