脂質作為細胞膜組分和信號分子，對神經系統的發育與功能至關重要。多種參與脂代謝的基因突變後導致神經系統疾病。但脂質種類繁多並在合成代謝通路中相互轉化，哪些脂質參與調控神經發育及其相關調控機制是神經生物學領域的重大科學問題。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員張永清實驗室以傳統的模式生物果蠅為材料，通過遺傳篩選，發現糖鞘脂 (GSL) 合成通路中的多個基因調控神經突觸的生長。進一步的遺傳分析結合脂質特異抗體染色發現GSL甘露糖-葡萄糖神經酰胺 (MacCer) 促進突觸生長。GSL在生物膜上與固醇組裝成脂筏。通過藥物學實驗結合遺傳分析發現MacCer促進突觸生長依賴於脂筏。許多蛋白與脂筏結合並參與信號轉導，例如生長因子Wnt1/Wingless (Wg)可特異地與脂筏結合並激活信號通路促進突觸生長，並且Wg信號通路的激活依賴於其與脂筏的結合。進一步的研究表明MacCer在神經突觸中與Wg共定位，並正調控Wg水平從而影響Wg信號通路活性。為了進一步研究MacCer是如何與Wg相互作用的，他們與法國馬賽大學教授Jacques Fantini實驗室合作，通過分子模擬和脂質生化試驗發現，Wg中有一個包含15個氨基酸的短肽能特異性地與MacCer結合。進一步的體內實驗驗證兩者的結合影響MacCer與Wg共定位並調控神經突觸的生長。綜上所述，該研究首次發現糖鞘脂MacCer通過調控Wg信號通路促進突觸發育。
該研究結果於10月25日在線發表於國際期刊eLife。張永清實驗室博士後黃琰為論文第一作者。該研究得到科技部、國家自然科學基金委和中科院的支持。
免疫染色顯示MacCer與Wg在突觸內共定位 (上左)；分子模擬顯示MacCer與Wg結合 (上右)；MacCer調控Wg信號與突觸生長的模型 (下)
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