从小鼠到人类:Reelin如何影响大脑的演化与结构?

Reelin是由RELN基因编码的巨大分泌型细胞外基质糖蛋白,主要调控神经元在发展中的大脑中的迁移和定位过程,通过控制细胞间的相互作用来实现这一点。除了在早期发展中的重要角色,Reelin在成人大脑中也持续发挥作用。它通过增强长期增强的诱导和维持来调节突触可塑性,并刺激海马体中的树突和树突棘的发展,同时也调控在成人神经生成部位产生的神经母细胞的持续迁移。不仅如此,Reelin还存在于肝脏、甲状腺、肾上腺等多个身体部位,并在一些神经疾病的病因中扮演着潜在角色。

Reelin的表达在精神分裂症和精神性双相情感障碍中显著降低,但造成这一观察的原因仍不明朗,因为研究表明,精神药物本身也会影响Reelin的表达。

在小鼠中发现,完全缺乏Reelin会导致一种脑回旋不良,而Reelin则可能在阿尔茨海默病、颞叶癫痫和自闭症等多种疾病中发挥作用。 Reelin的名称来自于“reeler”小鼠的异常步态,这种小鼠被发现缺乏此大脑蛋白,并且对RELN基因的突变是纯合子的。

Reelin的发现

研究显示,突变小鼠为中央神经系统发展的分子机制提供了洞察。起初,科学家们通过观察运动行为,随意发现了一些有运动困难的小鼠,并给予它们“reeler”、“weaver”等描述性的名称。 1951年,D.S.Falconer在爱丁堡大学首次描述了“reeler”小鼠,这一突然变异在1948年的小鼠品系中出现。随后的组织病理学研究显示,reeler小鼠的小脑显著紧缩,而几个脑区的正常层次结构也遭到破坏。

1970年代,在小鼠新皮层中的细胞层反转的发现,进一步吸引了人们对reeler突变的注意。 1994年,通过插入突变的方法获得了新的reeler等位基因,这是定位RELN基因至7q22染色体的第一个分子标记,随后被克隆和识别。日本科学家在Kochi医科大学成功地针对reeler小鼠的正常脑提取物产生抗体,这些抗体后来被称为CR-50,它们与Cajal-Retzius神经元特异性反应,直到此时其功能角色仍不明确。

Reelin的组织分布与分泌

研究表明,Reelin在突触囊泡中缺失,并通过恒定分泌途径被分泌,储存在高尔基分泌囊泡中。 Reelin的释放速率不受去极化调控,而是严格依赖其合成速率。在大脑发展期间,Reelin主要由Cajal-Retzius细胞及其他类似细胞在大脑皮层和海马体中分泌。

随著成长,Reelin的合成在出生后达到高峰,然后迅速减少,表达变得更加分散。在成人大脑中,Reelin主要由皮层的GABA能中间神经元和小脑的谷氨酸能神经元表达,其功能也随着年龄的增长而转变。

Reelin的结构与功能

Reelin的相关功能对照大脑的演变中有着重要的意义。它的结构由3461个氨基酸组成,并具备丝氨酸蛋白酶的活性。其中65个外显子跨越约450 kb,并在基因结构中确定了两个转录起始点和两个聚腺苷酸化位点。 Reelin的主要功能包括调控皮层发生及神经细胞定位,这在胚胎期和成年期都是至关重要的。

演化意义

Reelin-DAB1的相互作用可能在皮层的结构演变中发挥了关键作用。研究显示,当皮层变得越来越复杂时,Reelin的表达量将上升。在所有研究到的脊椎动物中,Reelin都存在于端脑,但其表达模式差异很大。

各种发现表明Reelin在大脑结构中的重要性,尤其随着人类大脑的进化,Reelin的作用不只是在发展期,更是当今人类大脑功能正常运作的基石。这一切推动了我们对Reelin在认知功能和精神健康中角色的进一步研究,以探索大脑结构背后的演变意义和内在机制。

究竟Reelin在大脑演化中扮演了多大的角色,是否还有其他未揭示的机制?

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Reelin,这种由RELN基因编码的大型分泌型细胞外基质糖蛋白,对于神经系统的发展至关重要。它通过调控神经元的迁移与定位,影响着大脑的发育和功能。在生命的早期阶段,Reelin在神经元之间的相互作用中扮演着关键角色,不仅创造了大脑的结构布局,也为成人的大脑功能提供了支持。 <blockquote>
你知道吗?Reelin在成人大脑中有什么隐秘作用?
Reelin,这种由RELN基因编码的大型分泌性细胞外基质糖蛋白,主要在发育中大脑中调节神经元的迁移和定位过程,通过控制细胞间的相互作用实现这一点。除了在早期发展中的重要角色外,Reelin在成人大脑中也持续发挥作用。它能够调节突触可塑性,通过增强长期增强(LTP)的诱导和维持来发挥作用。此外,Reelin还刺激海马体的树突和树突棘的发展,并调节成人神经生成区域(包括脑室下区和颗粒层下区)产生的神

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