來源：生物谷原創 2023-07-07 11:02
在一項新的研究中，來自美國貝勒醫學院和德克薩斯兒童醫院的研究人員發現了腦干腦橋區（pons region）的六個不同的神經元譜系，并揭示了它們對Atoh1部分缺失的不同脆弱性的新見解，其中Atoh1是
在一項新的研究中，來自美國貝勒醫學院和德克薩斯兒童醫院的研究人員發現了腦干腦橋區（pons region）的六個不同的神經元譜系，并揭示了它們對Atoh1部分缺失的不同脆弱性的新見解，其中Atoh1是腦橋神經元發育的一個關鍵基因。相關研究結果發表在2023年6月30日的期刊上，論文標題為“Atoh1 drives the heterogeneity of the pontine nuclei neurons and promotes their differentiation”。論文通訊作者為Huda Y. Zoghbi博士。
論文第一作者、Zoghbi實驗室研究生Sih-Rong Wu說，“我們每天都從事大量的運動任務，這些任務需要不同腦區之間的復雜協調。根據任務的不同，無論是像摘花一樣溫柔的事情，還是像大力擊打棒球一樣艱難的事情，我們的大腦首先需要確定需要多大的力量，然后正確執行。我們執行各種復雜運動的能力是通過兩個大腦區域---大腦皮層和小腦---之間的精巧協調來實現的，而這種協調是由腦干中關鍵的腦橋核神經元（pontine nuclei neuron）群體來協調的，這些神經元群體快速傳遞和協調信息，但又非常精確。”
Atoh1指導了腦橋核神經元形成、遷移和成熟的每一步
在哺乳動物中，發育中的后腦中的某些前體祖細胞主要通過Atoh1基因的作用分化成腦橋核神經元。這個由Zoghbi實驗室發現的基因編碼一種轉錄因子，控制許多基因的表達，并調節從呼吸、平衡到聽覺等多種關鍵生物功能。然而，它在腦橋核神經元中的確切作用一直是個謎，而且不清楚一群看似同質的表達Atoh1的腦橋核祖細胞池如何指導人類和動物進行日常的多種巨大運動。
為了探索這個問題，Zoghbi實驗室研究了缺乏Atoh1的一個拷貝而且它的另一個拷貝也經過基因修飾從而導致Atoh1功能部分喪失的小鼠。有趣的是，這些小鼠不僅顯示出腦橋核神經元的發育延遲，而且腦橋核神經元群體明顯變小，這讓人聯想到在Atoh1突變的患者身上觀察到的腦橋核畸形。
為了研究Atoh1在腦橋核神經元發育中的作用，Wu及其同事們分析了對照組小鼠和部分喪失Atoh1功能的小鼠后腦中神經元的基因表達模式。他們發現Atoh1基因的功能對腦橋核神經元形成的每個階段都至關重要---從指導祖細細胞的產生、維持它們的生存、促進它們的遷移，到分化成多種神經元亞型。
Atoh1絲氨酸193位點的磷酸化突變導致小鼠PN發育不全。圖片來自Science Advances, 2023, doi:10.1126/sciadv.adg1671。
令他們驚訝的是，小鼠的橋腦核祖細胞在新生的幼鼠中分化為六種新的和不同的亞型。這是一個出乎意料的發現，因為以前對橋腦核的解剖學和連接性研究只確定了兩種亞型。
此外，這些作者發現Atoh1功能的部分減少只影響到選定的橋腦核經元群體，這表明Atoh1可能在這些亞型的每個亞型中發揮不同的作用，這可能解釋了它們對這個基因喪失的脆弱性的差異。
Zoghbi博士說，“這項研究為探索橋腦核神經元的巨大功能多樣性提供了堅實的基礎。我們越是了解不同腦區的特定類型的神經元和回路是如何工作的，以及它們是如何相互溝通的，我們就越是接近解碼哺乳動物大腦如何協調和指導復雜運動和認知過程的復雜'語言’。解決不同類型的腦細胞如何單獨運作以及相互之間運作的基本難題，是確定安全和有效的治療方法以校正疾病狀態下出現的腦回路障礙的關鍵。”（生物谷 Bioon.com）
參考資料：
1. Sih-Rong Wu et al. Atoh1 drives the heterogeneity of the pontine nuclei neurons and promotes their differentiation. Science Advances, 2023, doi:10.1126/sciadv.adg1671.
2. Study finds the gene Atoh1 is critical for establishing diversity of pontine nuclei neurons
https://medicalxpress.com/news/2023-07-gene-atoh1-critical-diversity-pontine.html
