突触是指神经元之间的接触点，信息从一个神经元传递到下一个神经元。它们通常发生在一个神经元的轴突和其他神经元的树突之间。到目前为止，从未在神经元的轴突和初级纤毛之间观察到突触。
使用高分辨率显微镜和创新工具，霍华德休斯医学研究所 (HHMI) 珍妮莉亚研究园的科学家们深入细胞和纤毛观察突触。他们在表面的微小毛发中发现了一种新的突触 神经元。这种特殊的突触代表了一种改变细胞核中正在转录或制造的内容的方法，从而改变了整个程序。
Janelia 高级小组负责人 David Clapham 领导了这项新研究，他说： “对细胞的影响不仅仅是短期的，有些可能是长期的。它就像细胞上的一个新码头，可以提供快速服务 接触染色质 变化，这非常重要，因为染色质改变了细胞的很多方面。”
这种新型突触的发现可以帮助科学家更好地了解长期细胞变化是如何传达的。这 纤毛从细胞内部靠近细胞核延伸到表面，可能为细胞提供一种更快、更有针对性的方法来进行这些长期改变。
纤毛——附着在细胞表面的微小毛发状细胞器——在发育过程中的细胞分裂中发挥着重要作用。然而，为什么我们体内的其他细胞（包括神经元）在成熟时仍保留这种毛发状、细菌大小的突起，这一点仍然难以捉摸。
由于使用传统成像方法很难看到这些纤毛，因此科学家通常忽视了它们。然而，成像技术的最新进展引起了人们对这些微小附属物的兴趣。
科学家使用聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM）观察纤毛。他们观察到神经元之间存在连接或突触 轴突 以及伸出细胞体外的纤毛。该团队将这些连接称为“轴突-纤毛”或“轴突-纤毛”突触，因为它们的结构与已知突触的结构相似。
后来，科学家开发了新的生物传感器和化学工具来确定这种新突触的功能。他们使用荧光寿命成像（FLIM）来更好地测量纤毛内部的生化事件。
Janelia 的高级科学家、这项新研究的第一作者 Shu-Hsien Sheu 说： “我在疫情期间学习了 FLIM，以解决一些技术挑战。事实证明，它改变了游戏规则。”
使用这些工具，科学家们逐步展示了神经递质如何 羟色胺 从轴突释放到纤毛上的受体上。这会触发信号级联，打开染色质结构并允许细胞核中的基因组物质发生变化。
修说， “功能是让静态结构变得活跃的原因。一旦对结构发现充满信心，我们就深入研究了它的功能特性。”
修说， “HHMI 好奇心驱动的研究理念促成了 Discovery，这在传统研究环境中可能是不可能的。这是我们如何将观察转化为发现的一个很好的例子。”
科学家 注意到, “由于穿过睫状突触的信号能够改变细胞核中的基因组物质，因此与从轴突传递到神经元的信号相比，它们可能对神经元的长期变化负责。 树突。这些变化可能持续数小时、数天甚至数年，具体取决于染色质编码的蛋白质。”
科学家主要观察血清素受体。纤毛上至少还有 10 到 XNUMX 个针对不同神经递质的其他受体，现在需要进行检查。大脑以外的其他细胞（如肝脏和肾脏）上的纤毛也值得仔细研究。
更好地了解这些睫状突触和受体的作用可以帮助科学家开发出更具选择性的药物。针对血清素转运蛋白的药物用于治疗抑郁症，而血清素也与我们的睡眠-觉醒周期有关。
杂志参考：
- Shu-Hsien Sheu、Srigokul Upadhyayula、Vincent Dupuy 等。血清素能轴突-纤毛突触驱动核信号传导以改变染色质可及性。 手机。 DOI： 10.1016 / j.cell.2022.07.026
