榮譽及成果｜中央研究院 細胞與個體生物學研究所

浴火鳳凰重生之路的返璞歸真及尋回真我-神經元重塑的身分確認危機

人在外觀上，從兒時到成年並沒有天差地遠的變化。然而內在的神經系統，雖從幼兒時期就具有功能性，但成熟的神經系統，大致要到成年後才會完備，因此神經系統在整個成長過程，是有相當程度的改變。這種具有功能性的神經系統的變化，更明顯的例子可以在昆蟲(如蝴蝶和果蠅)觀察到。它們從出生以來，歷經胚胎，幼蟲，成蛹及羽化的不同時期，最後蛻變為令人驚豔的生物。以果蠅為例，在幼蟲時期的神經系統，在面對嚴峻的生活挑戰，需具備因覓食，分辨環境優劣，躲避敵人等種種不同的能力，其中也包含了學習與記憶的能力。然而幼蟲的神經系統，在完成階段性的任務後，進入成蛹時期，會開始裂解。其中的神經元會有兩種命運：其一是進行細胞凋零(apoptosis)，也就是眾所熟知的細胞計劃性死亡(programmed cell death)；而另一種則是開啟重塑 (remodeling)大門，轉化為成蟲所需的神經元，此過程宛如傳奇小說中浴火鳳凰的重生之路。

果蠅學習記憶中心有一群名為伽瑪神經元(γ neurons)，在成蛹時期會進行重塑，首先會將在幼蟲時期原有的樹突進行修剪(axon pruning)，然後再重新長出與幼蟲時期不同形態的樹突(axon regrowth)，以蛻化為成蟲神經系統特有的學習記憶神經元。過往的研究中已知，昆蟲蛻皮激素訊號(insect molting hormone (ecdysone) signaling)對伽瑪神經元在形態上的重塑，扮演著極其重要的角色。本所游宏祥的研究團隊，與美國珍莉亞研究園區(Janelia Research Campus) Tzumin Lee的研究團隊，合力解開過往對於伽瑪神經元重塑過程中所未知的謎團，其成果於今年5月發表在知名國際期刊《當代生物學》(Current Biology)。首先，昆蟲蛻皮激素訊號會讓伽瑪神經元進入類反分化(de-differentiation like)的過程，使伽瑪神經元回歸到相對的初始狀態，以利樹突在形態上的進行重塑。然而返璞歸真的類反分化過程，卻讓伽瑪神經元同時喪失自身該有的身分認同(cell identity)。有趣的是，伽瑪神經元最後會透過BTB-鋅指轉錄蛋白(BTB-zinc finger transcription factor) Mamo將自我的身分尋回，從此轉變為成蟲學習記憶中心裡，不同形態卻又不失真我的伽瑪神經元。

本論文第一作者為賴彥瑋博士，其他游宏祥研究團隊成員包括璩劭宇及游宏祥。

經費由中研院細生所及科技部支持。

論文標題：Hormone-controlled changes in the differentiation state of post-mitotic neurons.

論文連結：https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.04.027