PNAS：神经元高活性和高尔基体结构之间的关系

来自加州大学旧金山分校，霍德华休斯医学院等处的研究人员首次发现了神经元高活性和高尔基体结构之间的关系，并由此揭示出了神经元活性对细胞器结构造成的前所未知的影响，这不仅可用于解析高尔基体中的蛋白加工和运送过程，而且也有助于解析神经细胞的信号传导。相关成果公布在1月的《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志在线版上。

领导这一研究的是著名的詹裕农(Yuh-Nung　Jan) 叶公杼(Lily　Yeh　Jan)夫妻，他们的主要研究方向是离子通道和神经发育等方面，不仅他们的工作得到了许多人的肯定，并且从他们实验室中也走出了多位华人科学家，其中包括获得Science杂志“青年科学家奖”的时松海，哥伦比亚大学杨建，麻省理工学院的沈华智和北京大学饶毅等等。

高尔基体是一种由成摞的扁囊和小泡组成，与细胞的分泌活动和溶酶体的形成有关的亚细胞结构，这种结构起着区分蛋白质和搬运蛋白质的作用，有趣的是自其于1898年被发现以来引起一些争论。最初的争论是这种结构是否根本就不存在，之后又转向了高尔基体是一个永久结构，还是是转瞬即逝的结构。

现在科学研究证明，高尔基体复合物在细胞功能的许多方面都扮演了重要角色，比如膜蛋白和分泌蛋白的运输和分类，以及糖基化的翻译后修饰等。在这篇文章中，研究人员集中分析了神经细胞中高尔基体的作用。

研究人员观察到了海马神经细胞在高兴奋状态下，高尔基体复合物的可逆片段，并且这些片段同时也存在于高活性（hyperactivity）培养神经元中，这些神经元由于长期封阻在GABAA介导的抑制作用，或者NMDA受体拮抗剂被去除的情况下，而呈现出高度活性。

这项研究搭建起了神经元高度活性和高尔基体结构之间的关系，从中揭示出了一种此前未发现的神经元活性对细胞器结构造成的影响，这将有助于解析高尔基体中的蛋白加工过程，以及运送过程，并也有助于解析神经细胞的信号传导。

近期詹裕农，叶公杼研究组还在Cell杂志上发表文章，利用TMEM16F敲除小鼠模型，发现了细胞质膜上出现磷脂紊乱的一种新机制，磷脂紊乱是血小板凝固过程中血小板激活的一个关键前步骤。

之前的研究曾发现了一种属于TMEM16跨膜蛋白家族，称为TMEM16F的蛋白，造成Scott综合症的可能原因之一就是编码这种蛋白的基因发生了突变，因此钙离子依赖性脂质紊乱，磷脂拼接活性存在缺陷。而这篇文章中，研究人员构建了一个TMEM16F敲除小鼠，此种小鼠存在出血缺陷，在钙离子依赖性磷脂酰丝氨酸存在的情况下会出现血小板缺乏症，在血小板前体巨核细胞中会缺乏钙离子激活的阳离子电流。同时研究人员也发现TMEM16F异源表达会产生一个小电导钙离子激活非选择性阳离子（small-conductance Ca2+-activated nonselective cation ，SCAN）电流，此电流产生sp单通道电导，而不是CaCC（钙离子激活氯离子通道）。

doi: 10.1073/pnas.1220978110
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Increased neuronal activity fragments the Golgi complex

Desiree A. Thayer, Yuh Nung Jan, and Lily Yeh Jan1

The Golgi complex is essential for many aspects of cellular function, including trafficking and sorting of membrane and secretory proteins and posttranslational modification by glycosylation. We observed reversible fragmentation of the Golgi complex in cultured hippocampal neurons cultured in hyperexcitable conditions. In addition, Golgi fragmentation was found in cultured neurons with hyperactivity due to prolonged blockade of GABAA-mediated inhibition or withdrawal of NMDA receptor antagonism. The interplay between neuronal hyperactivity and Golgi structure established in this study thus reveals a previously uncharacterized impact of neuronal activity on organelle structure. This finding may have important roles in protein processing and trafficking in the Golgi as well as effects on neuronal signaling.