Nature：新研究揭示中心体调控大脑皮层发育的全新机制

来源：中国医学科学院医学信息研究所

大脑是神经系统的最高级中枢，控制着诸如感知、运动、语言、思维、认知等高级神经活动。研究大脑神经系统发育及其调控机制，对加强对神经系统的认知，以及诊断治疗神经系统相关疾病有着至关重要的作用和意义。放射状胶质细胞是哺乳动物大脑发育关键的神经前体细胞，其分裂产生大脑皮层几乎所有的神经元和胶质细胞。在大脑发育过程中，放射状胶质细胞的行为高度有序。中心体作为动物细胞主要的微管组织中心，调控细胞周期进程，对大脑神经系统发育起着重要的调控作用。通常中心体位于细胞核附近的细胞质中，然而，在放射状胶质细胞内中心体的定位十分独特，位于远离细胞核的顶端细胞膜上，即脑室腔的表面上。这种独特的亚细胞特征已被发现数十年，然而其成因及功能一直令人困惑。

3月25日，北京生物结构前沿研究中心时松海教授和结构生物学高精尖创新中心史航研究员课题组在《自然》（Nature）杂志在线发表了题为“中心体的锚定调控神经前体细胞特性和大脑皮层的形成” (Centrosome anchoring regulates progenitor properties and cortical formation)的研究论文，首次揭示了中心体调控哺乳动物大脑皮层神经前体细胞机械特性和分裂能力，进而影响大脑皮层的大小和折叠的崭新机制。

在这篇文章中，研究人员首先采用基于透射电镜成像的连续超薄切片技术对胚胎期小鼠脑组织进行观察，首次观察到了放射状胶质细胞内的中心体是通过附着在母体中心粒上的远端附属物（distal appendages）锚定在顶端细胞膜上的（图1 ）。

为了探索中心体定位的分子调控机制和生理功能，研究人员特异性地去除了大脑皮层放射状胶质细胞内远端附属物的重要构成蛋白CEP83，使得母体中心粒上不再形成远端附属物，导致中心体和顶端膜发生微小的错位，从而阻止了中心体与细胞膜的锚定和连接（图1 ）。

图1. 中心体通过远端附属物锚定在顶端膜上

有趣的是，特异性地破坏放射状胶质细胞内中心体的锚定后，小鼠成年后的脑皮层体积明显增大，且在皮层的背侧中缝区普遍存在异常折叠（图2 A）。进一步的研究发现这一异常表型来源于放射状胶质细胞在神经发生早期的过度增殖和之后中间前体细胞的增多（图2 B）。

图2. CEP83特异性敲除导致皮层体积增大和异常折叠

图3. 中心体锚定调节放射状胶质细胞顶端膜机械特性和YAP信号，导致神经细胞数量增多和皮层体积扩增