在脑部初步发育后，神经干细胞通常会进入一种休眠状态，以节省能量和资源。它们只有在大脑需要时才会重新激活，例如在受伤或进行体育锻炼后。然而，随着年龄的增长，能够从休眠状态中唤醒的神经干细胞数量减少，这可能导致多种神经系统疾病的发生。
最近，来自杜克-国立大学医学院的国际神经科学家团队发现，通过修改一种控制细胞生长的蛋白质，可以重新激活果蝇的休眠神经干细胞，为对抗神经疾病带来了新的希望。这项研究的成果发表在《自然通讯》期刊上，标题为《Warts激酶的SUMO化促进神经干细胞的重新激活》，为理解和治疗阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病提供了令人振奋的前景。
研究团队指出，神经干细胞（NSC）的静息与增殖之间的微妙平衡对于成年神经发生和稳态至关重要。小泛素相关修饰物（SUMO）依赖的翻译后修饰能迅速而可逆地改变蛋白质的功能。然而，SUMO通路在神经干细胞重新激活和大脑发育过程中的作用尚不明确。研究显示，SUMO通路的关键组分在果蝇的神经干细胞重新激活和大脑发育中发挥着重要作用。
研究发现，一组特定的蛋白质在通过SUMO化过程“唤醒”休眠神经干细胞中起着至关重要的作用。在SUMO化过程中，一种名为SUMO的小蛋白会标记细胞内的目标蛋白，影响其活动和功能。研究人员发现，这些SUMO标记的蛋白质可以触发神经干细胞的重新激活，使其能够参与大脑的发育和修复。相反，缺乏SUMO蛋白的果蝇会表现出类似微脑症的表型。这是首次研究确定SUMO蛋白家族在神经干细胞重新激活中的确切角色。
研究的第一作者、高博士表示：“我们首次证明SUMO蛋白家族在神经干细胞重新激活和整体大脑发育中扮演着关键角色。当这些蛋白缺失时，正常的神经发育会受到阻碍，导致果蝇的大脑发育不全，表现出微脑症的特征。”
深入探讨SUMO化的影响，研究人员发现它调节了另一个著名通路——Hippo通路中的关键蛋白。Hippo通路在细胞增殖、细胞死亡和器官大小等细胞过程中发挥着至关重要的作用，但在大脑中与此通路相关的调节因子却寥寥无几。当Hippo通路的核心蛋白Warts经过SUMO修饰后，其限制细胞生长和防止神经干细胞重新激活的作用减弱。这使得神经干细胞能够生长和分裂，形成新的神经元，从而有助于大脑功能的恢复。
研究的高级作者、王宏燕博士表示：“考虑到SUMO蛋白和Hippo通路在人体中的高度保守性，我们的发现不仅对果蝇具有重要意义，也对理解人类生物学至关重要。SUMO化过程和Hippo通路的失调与人类的多种疾病相关，包括癌症以及阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病。我们对SUMO化在大脑中作用的新认识为干预提供了令人兴奋的新机会，可能导致针对性治疗的发展，利用自身的再生能力。”
杜克-国立大学的Patrick Tan教授补充道：“这一发现推动了我们对细胞功能和控制机制的理解，为神经退行性疾病的新生物再生疗法的发展提供了重要信息。同时，它也为开发微脑症等神经疾病的治疗方法开辟了新可能。随着研究的深入，我们正朝着找到有效方式来帮助这些疾病患者、改善他们生活质量的目标不断迈进。”
参考文献：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52569-y
编辑：王洪
排版：李丽
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