中國科技網訊 據物理學家組織網1月7日報道，美國約翰·霍普金斯大學科學家通過研究果蠅的神經系統，揭示了幾種蛋白質信號的活動，這些蛋白質信號能讓運動神經軸突知道該在何時、何地分支，伸向正確的肌肉目標并與之連接。相關論文發表在近期《神經元》雜志上。

果蠅要控制自身運動，必須有一套運動神經元將運動纖維和神經索連在一起。在胚胎發育期，神經細胞會發出絲狀軸突束，將神經索和目標肌纖維連接起來。起初，許多軸突一起向外伸展，隨著它們不斷前進，一些軸突必須在特定地點退出共同的“高速路”，去往特定的目的地。“如果軸突分支失敗、分支太早或太頻繁，就可能在關鍵的肌肉—神經連接上留下空白。”約翰·霍普金斯大學基礎生物醫學科學院神經科學教授、霍華德·休斯醫學院研究員亞歷克斯·克羅金說。

在實驗中，研究小組滅活并控制了果蠅的相關基因，觀察運動神經元的分支情況。他們發現，一起向外“旅行”的軸突表面都有一些蛋白質，其作用就像雙向發報機，讓軸突能彼此通訊，協調它們的運動方式，以確保每條肌肉纖維都有神經細胞與之連接。

通訊中心是一種叫做Sema-1a的蛋白，位于運動神經元軸突的表面。如果鄰居軸突表面有另一種叫做PlexA的蛋白，就會受Sema-1a排斥而從軸突束上轉向離開，所以Sema-1a的作用就像一個指令信號，而PlexA是接受該指令的受體。但在實驗中，他們發現Sema-1a也能作為PlexA的受體。克羅金說：“我們曾以為這對表面蛋白是‘單向發報機’，只能向一個方向傳遞信息，而現在我們知道信息傳遞可以是雙向的。”

除了識別出這一“雙向”通訊系統，他們還發現了運動軸突上的其他蛋白，如被稱為Pebble、RhoGAPp190、Rho1的蛋白基因，Sema-1a在接受一個PlexA信號之后，還能與這些蛋白互相作用，決定軸突的行為。

“這一信號系統非常復雜，我們還未能理解總體的控制機制，但離此目標已經近了一步。”克羅金指出，人體中也有Sema-1a的“親緣”蛋白，已知與精神分裂癥有關，但其在疾病中的具體作用還不清楚。哺乳動物體內也有同類的信號蛋白，對免疫系統、神經系統、心臟發育及腫瘤發展都有著調節作用，研究這些蛋白對研究人類疾病有著廣泛影響。（常麗君）