论文解读｜Chun Hu/ Peter Soba教授团队总结高尔基体在神经元树突发育和神经系统疾病中的组织和功能

神经元高度极化，通常具有一个轴突和几个高度分支的树突。树突发育中的动态变化依赖于蛋白质和脂质的合成，并受到分泌途径（图1）调节。在蛋白质和脂质运输中，高尔基体起核心作用，其结构的扰动会影响树突状发育。超过40%的高尔基体相关基因与神经系统疾病相关，强调了其在神经发生、迁移、有丝分裂后神经元成熟和髓鞘形成中的重要性。

华南师范大学脑科学与康复医学研究院Chun Hu/ Peter Soba教授团队在本刊发表了题为“The organization and function of the Golgi apparatus in dendrite development and neurological disorders”的综述，系统阐述了高尔基体的组织和功能，深入讨论了脊椎动物和果蝇神经元中高尔基体的分子调控，总结其在树突形态发生中的潜在机制，并强调其功能与神经系统疾病之间的关联。

1. 高尔基体的结构和功能

图1.分泌途径的高尔基中心组织

高尔基体存在于所有细胞中，由称为潴泡（cisternae）的扁平膜室组成。4~8个潴泡紧密排列，形成高尔基体堆。高尔基体堆极化并划分为三个模块：顺面高尔基网（CGN）接收来自内质网的货物，高尔基中间膜囊传递和修饰货物，面向质膜的反面高尔基体网（TGN）分拣货物以供运输。每个模块都有特定的驻留蛋白。在哺乳动物细胞中，多个高尔基体堆通常横向连接形成高尔基体带，可能有利于大型货物的顺行运输，而在果蝇中，高尔基体通常由单个高尔基体堆组成

高尔基体是细胞内膜运输、蛋白质和脂质加工和分拣的中心，它接收来自内质网的货物，并进行翻译后修饰，将蛋白质分拣交付到目的地。此外，高尔基体也作为非中心体微管组织中心（Microtubule organizing center, MTOC），对维持分泌途径的稳态和货物运输至关重要。

2. 神经元中的高尔基体

神经元中的胞体高尔基体在整体组织和功能上与其他真核细胞高尔基体相似，但通常侵入1~2个主树突的起始段（图2）。目前关于轴突是否包含高尔基体尚无定论，但广泛接受的观点是高尔基体在轴突中不存在，或者至少在功能上不存在。与轴突不同，树突中富含高尔基组分，被称为高尔基体“前哨”（Golgi outpost, GOPs）。GOPs远小于体细胞高尔基体，表明它们可能只处理局部合成蛋白质的子集。最近鉴定了新的高尔基体结构，称为高尔基体卫星（Golgi satellites, GS），其生物发生尚不完全清楚，但可能响应局部活动，使有限树突片段中的局部蛋白糖基化。

图2.脊椎动物和果蝇神经元中的高尔基体

在脊椎动物神经元中，胞体高尔基形成带状结构，朝向主树突分支，其中GOPs仅存在于树突中。由于脊椎动物神经元中的GOPs位于胞体高尔基体附近，很难区分高尔基体碎片和GOPs，因此，大多数脊椎动物神经元的研究都集中在体细胞高尔基体及其在树突发育中的潜在作用（图3）。在果蝇神经元中，GOPs在树突动态中扮演重要角色，通过调节分泌途径对神经元树突形态学至关重要。

图3.脊椎动物树突发育中的高尔基体

3. 高尔基体和神经系统疾病

异常的树突形态学涉及多种神经系统疾病，包括自闭症谱系障碍、阿尔茨海默病、帕金森病、脊髓小脑共济失调和痴呆症。最近的研究表明，与神经系统疾病相关的一些蛋白质，包括Lrrk2、聚谷氨酸（polyQ）重复蛋白、C9orf72和APP等，参与高尔基体的重组装，以调控树突的形态发生（图4）。这突显了高尔基功能异常与神经系统疾病中树突异常发育之间的关键联系，为潜在治疗靶点提供了启示。

图4 .GOPs在树突发育和神经系统疾病中的作用

总之，本文描述了神经元中高尔基体的组织结构，并回顾了目前对于高尔基体在树突形态发生中功能的理解。深入研究高尔基体/GOPs/GS对树突棘发育和突触可塑性的影响将是未来研究的重点，为神经系统疾病和高尔基病的潜在治疗提供新见解。

文章来源

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304222003105

引用这篇文章：

Chen M, Xu L, Wu Y, Soba P, Hu C. The organization and function of the Golgi apparatus in dendrite development and neurological disorders. Genes Dis. 2023;10(6):2425-2442.