蛋白质Matrin-3决定了神经干细胞在大脑发育过程中的命运

来自日本熊本大学的一个研究小组发现了一种新的神经源性机制，负责大脑发育。通过应用专有技术检测生物体中的痕量蛋白质，他们发现一种名为Matrin-3的新蛋白质负责决定神经干细胞的命运。这种蛋白质的缺乏导致神经干细胞分化为神经元的无序分裂，导致脑层结构的崩溃。很明显，Matrin-3对维持大脑发育中的神经干细胞很重要。

神经干细胞具有分化成各种类型的神经细胞(多能性)的能力，并且可以在未分化状态下自主复制。在哺乳动物的胚胎阶段，神经干细胞分化成主要的神经细胞，如构成大脑的神经元和星形胶质细胞。它们受多种信号转导途径，基因和转录因子的组合调节。然而，对于决定其命运的分子机制知之甚少。了解神经干细胞如何维持未分化状态或如何确定哪种细胞分化成神经发育研究的重要性。

熊本大学的研究小组试图找到一种控制神经干细胞命运的分子。特别是，他们希望找到一种调节具有极小表达的基因的转录因子。转录因子通过使用磷酸化来打开或关闭信号，这是一种通过添加磷酸分子改变蛋白质作用的机制。然而，由于磷酸化发生在生物体内(体内)，并且仅在细胞核内发生痕量，因此难以捕获该现象。幸运的是，该研究小组之前已开发出自己的技术来检测这些微量蛋白质。利用这项专有技术，研究人员发现了一种名为“Matrin-3”的新型核磷酸化蛋白。

当从胎鼠脑中收获并培养的未分化神经干细胞给予成纤维细胞生长因子(FGF2)时，Matrin-3的表达显着增加并且磷酸化进展。此外，Matrin-3在胎儿小鼠脑区域中高度表达并磷酸化，其中存在大量神经干细胞。

另一方面，体外实验表明，Matrin-3缺乏导致神经干细胞伸长并分化成神经元。并且，在体内实验中，胚胎脑层结构的一部分(大脑皮层特有的一部分)自身坍塌。

此外，作为详细阐明Matrin-3磷酸化功能的实验结果，研究人员发现Matrin-3氨基酸序列中的特定位点(208位丝氨酸残基)必须被特定酶磷酸化( ATM激酶)维持未分化的神经干细胞。

“最近的研究表明，Matrin-3基因突变导致家族性肌萎缩侧索硬化症(家族性ALS)，”负责该研究的助理教授Kanako Niimori-Kita说。“据认为，Matrin-3的基因突变导致调节神经元分化的因子功能障碍，破坏信号转导的开/关，从而损害正常的信号转导和大脑发育。我们的研究结果可能为阐明其发病机制提供重要线索。家族性ALS。“