華裔伉儷最新《Cell》文章解開神經研究未解之謎

來自加州大學舊金山分校的詹裕農(Yuh-Nung Jan) 和 葉公杼(Lily　Yeh　Jan)夫妻是一對有名的華裔科學家伉儷，他們的主要研究方向是神經系統的功能和發育，在本期《Cell》雜志上，他們通過遺傳篩選發現了樹突和軸突是如何形成截然不同構造的，這個問題是神經生物學的基本問題，但是之前科學家們了解的并不多。

原文檢索：
Cell, Vol 130, 717-729, 24 August 2007
Growing Dendrites and Axons Differ in Their Reliance on the Secretory Pathway
[Abstract]

神經元，又叫神經細胞，是構成動物神經系統的基本單位。每個成熟的神經細胞看起來都像一棵枝繁葉茂的大樹。它有很多短而小的突起，科學上稱為“樹突”，還有一個比樹突長幾倍的突起，科學上稱為“軸突”。對于一個神經細胞來講，樹突就是它的“偵察兵”，負責接受從外界傳來的信息，軸突則像個“傳令兵”，將神經細胞對外界的反應傳遞到其他細胞中去。人體的神經元們彼此相連，結成一張巨大的網絡，從而調節我們的一舉一動。

神經元細胞的胞體大部分生活在我們的大腦和脊柱中。它們感知和控制著人體的各個部位。通過“偵察兵”樹突，它們能夠感受到我們在摸著一個嬰兒柔嫩的小臉，或走路時腳尖踢到一塊石頭的疼痛；然后“傳令兵”軸突讓我們明白，可以繼續撫摸嬰兒，或者遠離那塊石頭。

世界上第一次提出神經元的樹突、軸突概念來自100多年前的西班牙神經解剖學家拉蒙·卡哈爾，他通過一架極粗糙的顯微鏡觀察腦切片，畫了幾百幅畫，描述看到的神經元和神經系統的模樣。出人意料，卡哈爾畫的所有神經元都是只有一個長的軸突和若干短的樹突。他甚至想像出了樹突與軸突的作用。在軸突周圍，他標上了從細胞胞體向外走的箭頭；在樹突周圍，他標上了相反的方向。原來人們認為神經系統是一張緊密相聯的網，神經元通過樹突和軸突手拉著手，信息就這樣從一個神經元傳遞到另一個神經元，好比接力賽跑或擊鼓傳花一樣。但卡哈爾設想神經元之間都有微小的空隙，信息是從一個神經元“蹦”到另一個神經元上去的。現在通過普通的光學顯微鏡能清楚地看到神經元的長相，可以放大1500倍的電子顯微鏡，幫助人們找到了卡哈爾想像的那個空隙。

在這篇文章中，研究人員利用遺傳篩選分離得到了dendritic arbor reduction (dar)突變——果蠅神經細胞這種突變中樹突棘（dendritic arbors）減少而軸突正常。并且研究人員識別出了分泌途徑中Sec23, Sar1和Rab1的同源體dar2, dar3, dar6基因。

果蠅和嚙齒動物神經元實驗中，研究人員還發現Sar1表達缺陷首先會影響樹突生長，這說明樹突與軸突的發育在對分泌途徑限制膜的敏感性上村子進化保守差異。盡管限制ER向Golgi傳遞會導致體細胞向樹突供應膜的減少，但是對軸突的供應并不受到影響。這些研究結果說明樹突和軸突生長過程中對分泌途徑不同的依賴性幫助建立了樹突和軸突不同的形態學。

附：
夫婦相隨－－記華裔美國科學院院士伉儷

有這樣一對夫妻，他們來自同一所大學，畢業后同時被美國加州理工學院錄取，就讀期間同
時從物理系轉到了生物系，并且在從助理教授，到副教授，再到教授的過程當中，他們也是巧合地同一年晉升，1984年，他們又一次同時被霍德華休斯醫學院（HHMI）聘為研究員。他們就是來自舊金山加州大學的詹裕農(Yuh-Nung　Jan) 葉公杼(Lily　Yeh　Jan)夫妻。這一個又一個巧合好似渾然天成，但是1996他們同時當選為美國科學院院士卻是來自妻子的堅持――1995年妻子葉公杼被評為美國科學院院士，但是因為丈夫未獲提名而婉言拒絕了這一殊榮，直到次年詹裕農也獲提名，這樣又促成了他們 “巧合”的同時成為美國科學院院士。

詹裕農葉公杼倆夫婦主要的研究方向是鉀離子通道和果蠅神經發育，1986年他們在世界上首次克隆出了一種鉀離子通道Shaker基因，這一工作與2003年的諾貝爾化學獎主題吻合，許多科學家表示獲獎名單中沒有他們的名字真是種遺憾。雖然未獲得諾貝爾獎，但是詹裕農和葉公杼的工作得到了許多人的肯定，并且從他們實驗室中也走出了多位華人科學家，其中包括獲得Science雜志“青年科學家獎”的時松海，哥倫比亞大學楊建，麻省理工學院的沈華智和中國科學院上海交叉學科研究中心主任饒毅等等。

在各大頂級期刊，比如Cell，Science，Nature，Neuron等雜志上，詹裕農和葉公杼發表了許多文章，今年就有8篇。10月7日新一期Cell雜志題為“Common Molecular Pathways Mediate Long-Term Potentiation of Synaptic Excitation and Slow Synaptic Inhibition”的文章是他們的研究新成果。這篇文章從神經突觸入手，研究發現CA1錐形神經元信號通路也可以引起慢抑制性突觸后電位（slow inhibitory postsynaptic current ，sIPSC）的長時程增益作用（long-term potentiation，LTP）。