從小鼠到人類:Reelin如何影響大腦的演化與結構?

Reelin是由RELN基因編碼的巨大分泌型細胞外基質糖蛋白,主要調控神經元在發展中的大腦中的遷移和定位過程,通過控制細胞間的相互作用來實現這一點。除了在早期發展中的重要角色,Reelin在成人大腦中也持續發揮作用。它通過增強長期增強的誘導和維持來調節突觸可塑性,並刺激海馬體中的樹突和樹突棘的發展,同時也調控在成人神經生成部位產生的神經母細胞的持續遷移。不僅如此,Reelin還存在於肝臟、甲狀腺、腎上腺等多個身體部位,並在一些神經疾病的病因中扮演著潛在角色。

Reelin的表達在精神分裂症和精神性雙相情感障礙中顯著降低,但造成這一觀察的原因仍不明朗,因為研究表明,精神藥物本身也會影響Reelin的表達。

在小鼠中發現,完全缺乏Reelin會導致一種腦回旋不良,而Reelin則可能在阿爾茨海默病、顳葉癲癇和自閉症等多種疾病中發揮作用。Reelin的名稱來自於“reeler”小鼠的異常步態,這種小鼠被發現缺乏此大腦蛋白,並且對RELN基因的突變是純合子的。

Reelin的發現

研究顯示,突變小鼠為中央神經系統發展的分子機制提供了洞察。起初,科學家們通過觀察運動行為,隨意發現了一些有運動困難的小鼠,並給予它們“reeler”、“weaver”等描述性的名稱。1951年,D.S.Falconer在愛丁堡大學首次描述了“reeler”小鼠,這一突然變異在1948年的小鼠品系中出現。隨後的組織病理學研究顯示,reeler小鼠的小腦顯著緊縮,而幾個腦區的正常層次結構也遭到破壞。

1970年代,在小鼠新皮層中的細胞層反轉的發現,進一步吸引了人們對reeler突變的注意。1994年,通過插入突變的方法獲得了新的reeler等位基因,這是定位RELN基因至7q22染色體的第一個分子標記,隨後被克隆和識別。日本科學家在Kochi醫科大學成功地針對reeler小鼠的正常腦提取物產生抗體,這些抗體後來被稱為CR-50,它們與Cajal-Retzius神經元特異性反應,直到此時其功能角色仍不明確。

Reelin的組織分佈與分泌

研究表明,Reelin在突觸囊泡中缺失,並通過恆定分泌途徑被分泌,儲存在高爾基分泌囊泡中。Reelin的釋放速率不受去極化調控,而是嚴格依賴其合成速率。在大腦發展期間,Reelin主要由Cajal-Retzius細胞及其他類似細胞在大腦皮層和海馬體中分泌。

隨著成長,Reelin的合成在出生後達到高峰,然後迅速減少,表達變得更加分散。在成人大腦中,Reelin主要由皮層的GABA能中間神經元和小腦的谷氨酸能神經元表達,其功能也隨著年齡的增長而轉變。

Reelin的結構與功能

Reelin的相關功能對照大腦的演變中有著重要的意義。它的結構由3461個氨基酸組成,並具備絲氨酸蛋白酶的活性。其中65個外顯子跨越約450 kb,並在基因結構中確定了兩個轉錄起始點和兩個聚腺苷酸化位點。Reelin的主要功能包括調控皮層發生及神經細胞定位,這在胚胎期和成年期都是至關重要的。

演化意義

Reelin-DAB1的相互作用可能在皮層的結構演變中發揮了關鍵作用。研究顯示,當皮層變得越來越複雜時,Reelin的表達量將上升。在所有研究到的脊椎動物中,Reelin都存在於端腦,但其表達模式差異很大。

各種發現表明Reelin在大腦結構中的重要性,尤其隨著人類大腦的進化,Reelin的作用不只是在發展期,更是當今人類大腦功能正常運作的基石。這一切推動了我們對Reelin在認知功能和精神健康中角色的進一步研究,以探索大腦結構背後的演變意義和內在機制。

究竟Reelin在大腦演化中扮演了多大的角色,是否還有其他未揭示的機制?

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Reelin,這種由RELN基因編碼的大型分泌型細胞外基質糖蛋白,對於神經系統的發展至關重要。它通過調控神經元的遷移與定位,影響著大腦的發育和功能。在生命的早期階段,Reelin在神經元之間的相互作用中扮演著關鍵角色,不僅創造了大腦的結構布局,也為成人的大腦功能提供了支持。 <blockquote>
你知道嗎?Reelin在成人大腦中有什麼隱秘作用?
Reelin,這種由RELN基因編碼的大型分泌性細胞外基質糖蛋白,主要在發育中大腦中調節神經元的遷移和定位過程,通過控制細胞間的相互作用實現這一點。除了在早期發展中的重要角色外,Reelin在成人大腦中也持續發揮作用。它能夠調節突觸可塑性,通過增強長期增強(LTP)的誘導和維持來發揮作用。此外,Reelin還刺激海馬體的樹突和樹突棘的發展,並調節成人神經生成區域(包括腦室下區和顆粒層下區)產生的神

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