醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究所潘俊良副教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)控制Wnt醣蛋白分泌Wntless分子 具調(diào)節(jié)感覺(jué)神經(jīng)分枝自我迴避角色

醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究所潘俊良副教授研究團(tuán)隊(duì)日前發(fā)表創(chuàng)新論文，發(fā)現(xiàn)控制Wnt醣蛋白分泌的Wntless分子具有調(diào)節(jié)感覺(jué)神經(jīng)分枝自我迴避的嶄新角色，為學(xué)界首度證實(shí)此一廣泛存在於多數(shù)物種的重要蛋白，可獨(dú)立於Wnt signaling之外行使其功能，對(duì)了解感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)如何建構(gòu)其迴路連結(jié)提供了新的機(jī)轉(zhuǎn)。本論文於美東時(shí)間4月18日正式刊登在國(guó)際知名期刊Neuron上，同時(shí)期刊內(nèi)亦有專文簡(jiǎn)介導(dǎo)讀。

在神經(jīng)細(xì)胞中，相對(duì)於將訊息傳遞出去的單一軸突(axon)，負(fù)責(zé)接收訊息的樹(shù)突(dendrite)不僅數(shù)量多，也具有複雜的分枝型態(tài)。但源自於同一神經(jīng)細(xì)胞的不同樹(shù)突分枝，透過(guò)自我迴避(self-avoidance)的機(jī)制，讓相鄰的分枝在短暫的接觸後能迅速分開(kāi)，確保來(lái)自同一細(xì)胞的樹(shù)突分枝不會(huì)互相重疊，將接收感覺(jué)訊息時(shí)所可能造成的衝突或混淆減至最低。

此一神經(jīng)分枝自我迴避的現(xiàn)象遍存於線蟲(chóng)、果蠅到哺乳類的許多生物中，但科學(xué)界僅知少數(shù)幾種蛋白與此現(xiàn)象有關(guān)，至於神經(jīng)分枝碰觸後如何引發(fā)自我迴避，其詳細(xì)的分子機(jī)制至今仍未明。

潘老師實(shí)驗(yàn)室的廖健博同學(xué)在碩士班一年級(jí)的時(shí)候首先觀察到，線蟲(chóng)的mig-14/Wntless基因突變讓線蟲(chóng)PVD神經(jīng)細(xì)胞的自我迴避現(xiàn)象發(fā)生異常，神經(jīng)分枝互相重疊的情況比正常的線蟲(chóng)高出許多。

目前已知MIG-14作用於非神經(jīng)細(xì)胞中，負(fù)責(zé)促進(jìn)Wnt醣蛋白的分泌。直升博士班後，廖同學(xué)透過(guò)一系列嚴(yán)密的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)，證明mig-14/Wntless控制神經(jīng)分枝自我迴避的功能發(fā)生在神經(jīng)細(xì)胞中，而且與Wnt醣蛋白無(wú)關(guān)。

這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)；為求謹(jǐn)慎，我們接著對(duì)MIG-14蛋白進(jìn)行詳細(xì)的功能分析，發(fā)現(xiàn)Wnt醣蛋白的分泌與神經(jīng)自我迴避的功能來(lái)自於MIG-14蛋白的不同序列，證實(shí)了兩者可以獨(dú)立作用。

我們進(jìn)一步與中央研究院的簡(jiǎn)正鼎教授合作，證實(shí)Wntless在果蠅的感覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞中可調(diào)控神經(jīng)的自我迴避；如果在mig-14的突變線蟲(chóng)中表現(xiàn)人類的Wntless基因，也能回復(fù)PVD神經(jīng)分枝自我迴避的功能，證實(shí)了mig-14/Wntless在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用具有演化上的普遍性。

最後在臺(tái)大醫(yī)學(xué)院第一共同研究室徐華蔓博士的大力協(xié)助下，我們以高速的轉(zhuǎn)盤式共軛焦顯微鏡取得神經(jīng)分枝碰觸後互相分開(kāi)的即時(shí)影像，發(fā)現(xiàn)F-actin細(xì)胞骨架蛋白在神經(jīng)碰觸與分離的時(shí)刻其活性急速上升；若以基因突變抑制F-actin，則會(huì)造成和mig-14突變線蟲(chóng)類似的神經(jīng)自我迴避異常?？偨Y(jié)而言，我們的研究從觀察出發(fā)，最後解析了蛋白的功能，並發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞生物學(xué)上控制神經(jīng)自我迴避的嶄新機(jī)轉(zhuǎn)。

廖健博同學(xué)於臺(tái)灣師範(fàn)大學(xué)畢業(yè)後，於2013年加入實(shí)驗(yàn)室成為碩班生並直升博士班，目前是博士班四年級(jí)。從事此研究期間，廖同學(xué)數(shù)次赴洛杉磯、紐約、名古屋等地參加國(guó)際會(huì)議，進(jìn)行多次口頭報(bào)告，顯見(jiàn)本研究受到學(xué)界的重視。Neuron是神經(jīng)科學(xué)中夙負(fù)盛名的頂尖期刊，論文接受率低且審查極為嚴(yán)格。潘老師表示，廖同學(xué)在實(shí)驗(yàn)上投注的天賦與努力，臺(tái)大醫(yī)學(xué)院第一共同研究室影像核心專業(yè)的協(xié)助，加上與中研院簡(jiǎn)老師的合作大大增加研究的廣度，都是本論文成功的關(guān)鍵。廖同學(xué)預(yù)計(jì)畢業(yè)後將爭(zhēng)取赴美國(guó)進(jìn)行博士後研究，繼續(xù)他對(duì)神經(jīng)科學(xué)研究的熱情。其他作者包括李珣(簡(jiǎn)老師實(shí)驗(yàn)室博班生)、簡(jiǎn)正鼎教授與臺(tái)大分醫(yī)所李秀香老師，計(jì)畫(huà)由科技部支持。

參考網(wǎng)站:Cell-autonomous regulation of dendrite self-avoidance by the Wnt secretory factor MIG-14/Wntless (http://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(18)30237-X)