科学家已经确定，Rbfox基因的丧失导致了“胚胎样”剪接程序。
通过传递电信号或触发动作电位，通过称为轴突（发出信号）和树突（接收信号）的长过程，大脑中的神经元或神经细胞相互通信。发育动作电位以及成熟神经元的其他功能的能力必须在发育和神经元成熟过程中获得。然而，控制这一复杂过程的分子机制迄今为止还不甚了解。
为了揭开神经元发育的复杂层面，由系统生物学和生物化学与分子生物物理学助理教授Chaolin Zhang博士和神经科学病理与细胞生物学副教授Hynek Wichterle博士领导的研究小组，和哥伦比亚大学医学中心的运动神经元生物学和疾病中心的神经病学专注于称为选择性剪接的分子调控水平。选择性剪接是通过连接编码区段的不同组合来产生多个转录物和蛋白质变体的过程。这个过程在神经发育过程中是高度动态的，在成千上万个基因中发生拼接模式的戏剧性转换，这些基因产生了特定发育阶段所需的蛋白质产物库。
选择性剪接的一个关键调控因子是Rbfox家族蛋白，它富含神经元，之前与神经发育障碍有关，包括自闭症，精神分裂症和癫痫。
在Neuron的2月1日发表的一项新研究中，Zhang，Wichterle及其团队确定Rbfox基因的丢失导致“胚胎样”剪接程序。重要的是，他们观察到轴突初始片段（AIS）的大会中断，轴突初始片段（axon initial segment，AIS）是轴突近侧部分的亚细胞结构，对于离子通道的聚集是重要的，因此神经元发出动作电位。健康的神经元需要动作电位与其他细胞进行交流。为此，研究小组确定Rbfox控制编码AIS中所谓的“相互作用中心蛋白”的Ankyrin-G基因的拼接，并发现该基因中小片段剪接的变化使其呈现无法执行其组织AIS的正常功能。与加州大学伯克利分校的许可博士实验室合作，该团队确定这是由于Ankyrin-G在AIS中的异常积累和分布。
“已经知道Rbfox对于控制RNA剪接是重要的，但是不明白的是它对神经元成熟和它控制的特定细胞表型的贡献，”张博士说。“我们已经挑出了一个重要的表型，它控制着神经元的兴奋性，神经元通过发射动作电位进行交流，如果这个过程被打乱，那么神经元就无法正常工作。”
动作电位，也称为神经冲动，是从我们的大脑发送到其他器官和肌肉的电子信息;例如，大脑中的神经通过神经网络传递动作电位，以引导我们的手臂肌肉收缩，以便召唤我们的手举起或举起一件物品，这是哥伦比亚运动神经元中心的主要研究重点，张和Wichterle实验室是附属的。Wichterle博士指出，“除了它们在AIS装配中的作用外，我们的研究还发现了许多含有Rbfox调控的替代外显子的突触，细胞骨架和膜蛋白，Rbfox蛋白是动态调节的以响应神经元活动和损伤， Rbfox因子在调节成年神经系统中的神经元可塑性和修复中发挥更广泛的作用。”
在哺乳动物中，Rbfox蛋白由三个彼此冗余的独立基因制成。由于这种冗余，Rbfox蛋白在体内的研究极具挑战性。为了绕过这一挑战，该团队依赖于他们在基因组工程，干细胞分化成神经元以及选择性剪接的基因组分析方面的互补专长。该合作产生了Rbfox调控的外显子的最终参考，并揭示了它们在控制神经元成熟中的关键功能作用。
“这项研究是高度协作努力的一个很好的例子，它结合了系统RNA生物学，干细胞和神经生物学，生理学和尖端成像技术的专业知识。事实上，第一作者Martin Jacko在Wichterle实验室和我的实验室，我相信如果没有如此紧密的合作，就不可能达到我们今天的目标。”Zhang说。
研究人员的研究结果有助于机械理解如何启动和传播神经元动作电位所需的机器在选择性剪接水平 - 神经元成熟难题的一小部分 - 但具有显着影响的水平。这项名为“Rbfox拼接因子促进神经元成熟和轴突初始段装配”的研究于2月1日在Neuron的印刷版之前发布。
（选自《麦肯息讯》医药）