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更新日期:107年5月21日

醫學院分子醫學研究所潘俊良副教授團隊發現控制Wnt醣蛋白分泌Wntless分子 具調節感覺神經分枝自我迴避角色

醫學院分子醫學研究所潘俊良副教授研究團隊日前發表創新論文,發現控制Wnt醣蛋白分泌的Wntless分子具有調節感覺神經分枝自我迴避的嶄新角色,為學界首度證實此一廣泛存在於多數物種的重要蛋白,可獨立於Wnt signaling之外行使其功能,對了解感覺神經系統如何建構其迴路連結提供了新的機轉。本論文於美東時間4月18日正式刊登在國際知名期刊Neuron上,同時期刊內亦有專文簡介導讀。

在神經細胞中,相對於將訊息傳遞出去的單一軸突(axon),負責接收訊息的樹突(dendrite)不僅數量多,也具有複雜的分枝型態。但源自於同一神經細胞的不同樹突分枝,透過自我迴避(self-avoidance)的機制,讓相鄰的分枝在短暫的接觸後能迅速分開,確保來自同一細胞的樹突分枝不會互相重疊,將接收感覺訊息時所可能造成的衝突或混淆減至最低。

此一神經分枝自我迴避的現象遍存於線蟲、果蠅到哺乳類的許多生物中,但科學界僅知少數幾種蛋白與此現象有關,至於神經分枝碰觸後如何引發自我迴避,其詳細的分子機制至今仍未明。

潘老師實驗室的廖健博同學在碩士班一年級的時候首先觀察到,線蟲的mig-14/Wntless基因突變讓線蟲PVD神經細胞的自我迴避現象發生異常,神經分枝互相重疊的情況比正常的線蟲高出許多。

目前已知MIG-14作用於非神經細胞中,負責促進Wnt醣蛋白的分泌。直升博士班後,廖同學透過一系列嚴密的遺傳學實驗,證明mig-14/Wntless控制神經分枝自我迴避的功能發生在神經細胞中,而且與Wnt醣蛋白無關。

這是一個很重要的發現;為求謹慎,我們接著對MIG-14蛋白進行詳細的功能分析,發現Wnt醣蛋白的分泌與神經自我迴避的功能來自於MIG-14蛋白的不同序列,證實了兩者可以獨立作用。

我們進一步與中央研究院的簡正鼎教授合作,證實Wntless在果蠅的感覺神經細胞中可調控神經的自我迴避;如果在mig-14的突變線蟲中表現人類的Wntless基因,也能回復PVD神經分枝自我迴避的功能,證實了mig-14/Wntless在神經系統中的作用具有演化上的普遍性。

最後在臺大醫學院第一共同研究室徐華蔓博士的大力協助下,我們以高速的轉盤式共軛焦顯微鏡取得神經分枝碰觸後互相分開的即時影像,發現F-actin細胞骨架蛋白在神經碰觸與分離的時刻其活性急速上升;若以基因突變抑制F-actin,則會造成和mig-14突變線蟲類似的神經自我迴避異常。總結而言,我們的研究從觀察出發,最後解析了蛋白的功能,並發現在細胞生物學上控制神經自我迴避的嶄新機轉。

廖健博同學於臺灣師範大學畢業後,於2013年加入實驗室成為碩班生並直升博士班,目前是博士班四年級。從事此研究期間,廖同學數次赴洛杉磯、紐約、名古屋等地參加國際會議,進行多次口頭報告,顯見本研究受到學界的重視。Neuron是神經科學中夙負盛名的頂尖期刊,論文接受率低且審查極為嚴格。潘老師表示,廖同學在實驗上投注的天賦與努力,臺大醫學院第一共同研究室影像核心專業的協助,加上與中研院簡老師的合作大大增加研究的廣度,都是本論文成功的關鍵。廖同學預計畢業後將爭取赴美國進行博士後研究,繼續他對神經科學研究的熱情。其他作者包括李珣(簡老師實驗室博班生)、簡正鼎教授與臺大分醫所李秀香老師,計畫由科技部支持。

參考網站:Cell-autonomous regulation of dendrite self-avoidance by the Wnt secretory factor MIG-14/Wntless (http://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(18)30237-X)

  • 醫學院分子醫學研究所潘俊良副教授團隊發現控制Wnt醣蛋白分泌Wntless分子 具調節感覺神經分枝自我迴避角色

    醫學院分子醫學研究所潘俊良副教授團隊發現控制Wnt醣蛋白分泌Wntless分子 具調節感覺神經分枝自我迴避角色

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