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榮譽及成果|中央研究院 細胞與個體生物學研究所

資訊/公告
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浴火鳳凰重生之路:游宏祥副研究員團隊發表「神經元重塑」的研究於《Current Biology》

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)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

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