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杜克大学的科学家们已经第一次看到分子在一条高速公路上穿梭，这条高速公路运行着神经干细胞，这对新神经元的发育至关重要。这一新观点给了他们一个有趣的线索，即脆性X染色体综合症(一种导致智力残疾的自闭症相关疾病)缺乏的蛋白质负责将至少一些分子货物上下移动干细胞。研究结果于12月1日在线生物学在线发表。
“我们在这些干细胞中看到的移动分子对其功能至关重要 - 包括他们决定成为神经元，”该研究的高级研究员Debra Silver说，他是杜克大学医学院分子遗传学和微生物学助理教授。“我们对这些新发现感到兴奋，还有更多问题。”
神经干细胞深埋在大脑深处，向外伸出细长的延伸部分。这些细胞的末端，称为“endfeet”，到达大脑的最上层，防止爬上这些细线的神经元进一步迁移。
与细胞的主体相比，这些遥远的端部生活在一个截然不同的大脑环境中。它们的周围环境可能影响神经干细胞是否会产生另一种干细胞或成为神经元。这种决定会影响大脑产生的神经元数量。
这些细胞很长，研究人员认为，像神经元一样，它们需要长距离运输它们的一些内容，包括制造蛋白质所需的信使RNA分子。
用显微镜进行劳作后，博士后研究人员Louis-Jan Pilaz第一次能够看到mRNA逐帧向下移动神经干细胞的轴。
“[荧光标记的mRNAs]有时会停止，然后他们会继续前进，就像他们有意图一样，”Pilaz说。“之前没有人看到分子在神经干细胞内以此速度移动。”
Silver表示，结果表明神经干细胞是分子转运的高速公路，不仅携带mRNA，还携带许多其他类型的蛋白质。
当mRNA到达终点时，它被其他细胞机器转化为蛋白质。Silver的团队能够通过他们开发的新测试明确地证明了这一点，这使他们能够将端板与其他电池隔离开来。使用荧光标记，研究生Ashley Lennox能够直观地观察到在终端内制作的新蛋白质。
“[直到现在]，在完整组织中能够对此进行评估的工具非常有限，而这正是我们研究提供新模型的地方，”Silver说。
Silver的团队知道mRNA以受控的方式运送到终点，而不仅仅是扩散，但他们不知道哪些其他分子可能控制这些步骤。他们研究了一些已知会影响RNA动力学的分子，并且惊讶地发现称为FMRP的脆性X综合征蛋白结合并携带mRNA。
以前几组研究已经将FMRP与神经干细胞功能联系起来，但对其在大脑发育中的作用知之甚少。
该小组发现了FMRP锁定的115种不同的mRNA：其中约30%与脑部疾病有关，其中约一半是自闭症。他们选择了其中一种mRNA，并使用Fragile X的小鼠模型显示，mRNA需要FMRP才能到达神经干细胞的终点。
“这真的令人兴奋。我们清楚地看到了RNA的一部分的丰富，我们能够继续并使用其他方法进行验证，”Silver说。
该小组正在进行进一步的研究，以了解如何控制蛋白质的生产，以及它是否在发展过程中发生变化。科学家们还在努力解析FMRP的不同功能，以评估它们对大脑发育的影响。
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