竞争机制驱使神经环路成熟和修剪

小鼠的触须是一种非常发达的感觉器官，小鼠的觅食、探索、感知危险及其他日常活动都有赖于触须的感觉输入。科学家利用与小鼠触须感觉对应的大脑感觉区域——桶状皮层——作为模型，来尝试解答上述问题。首先发现该脑区在发育过程中的树突棘修剪受到触须感觉经验的双向调控，且与树突棘形态的成熟度协同变化，即通过丰富环境饲养增加小鼠的感觉输入能够同步加速树突棘的修剪与其形态的成熟，而剪除触须则同时阻止这两个过程的进行。据此推测树突棘的修剪与成熟是由同一种竞争机制所介导：相邻的树突棘会竞争胞内的某种分子资源，获胜的树突棘得以存留下来并走向成熟，而失败一方则接受被修剪的惩罚。(https://www.daowen.com)

那么，这种分子资源到底是什么？在探寻这种分子资源真实身份的过程中，一类独特的分子——钙黏着蛋白（cadherin）/连环蛋白（catenin）细胞黏附复合物（简称3C复合物）进入科学家的视线。这是一类位于突触的递质释放区域与受体表达区域的蛋白复合物，由三个主要成员相互结合而成：N-钙黏着蛋白、β-连环蛋白和αN-连环蛋白。N-钙黏着蛋白是一种跨膜蛋白，树突棘上N-钙黏着蛋白的胞外段会伸到突触间隙中与轴突末端的N-钙黏着蛋白胞外段“搭”在一起，如同魔力黏扣一样形成黏附效果。而在树突棘细胞膜另一面，N-钙黏着蛋白胞内段和β-连环蛋白、αN-连环蛋白等蛋白组分组成蛋白复合体，招募肌动蛋白骨架聚集，从而为树突棘的结构提供了物理性的支撑。尤为重要的是，3C复合物能响应神经电活动发生上膜、内吞等变化，从而将突触前电活动输入的变化和突触后树突棘内细胞骨架的变化相互关联。