来自伊利诺斯大学和日本东京都立大学等处的研究人员发现了果蝇触角神经叶（antennal lobe）发育过程中的一个奇怪的蛋白，并揭示了一种奇妙的机制：一种常见神经系统中的受体实际上抑制了结合其上的蛋白的活性，这是首次发现以这种方式在正常健康细胞中作用的受体。由于果蝇的触角神经叶与人类的嗅球（olfactory bulb）相似，因此这一发现对于人类嗅觉研究也具有指导意义。
这一研究成果公布在《自然—神经学》（Nature Neuroscience）上，文章的通讯作者是伊利诺斯大学Huey Hing教授。
受体和绑定在其上的蛋白一般正常情况下都会协同工作，在细胞中产生瀑布式的影响。一个受体也许嵌入到细胞膜上，等待一个称为“配基”（igand）的特异性蛋白结合上来，这种绑定结合常常会引起受体形状改变，从而能与细胞中其它元件相互作用，这种相互作用将一直持续到这一特异性任务完成。对于体内大部分化学信号过程而言，受体和配基的作用是十分基础的，而且通常他们配套工作。
而这一新机制——指导对于嗅觉检测至关重要的成百上千神经元生长和发育的机制——与之相反：一受体会导致其蛋白配基不能工作，这个受体被称为“脱轨受体”，因为缺少这一受体可以引起神经元疯狂的生长。绑定结合在这个“derailed”的配基就是鼎鼎有名的Wnt5 (wingless insertion 5，读音wint 5），Wnt5和这一受体在神经系统的生长和发育中扮演着重要角色。
Hing表示，“在触角神经叶中，derailed实际上就是一个‘诱拐’受体”，“这个受体并没有‘生产能力’，它只是为配基提供指引，至今并没有发现过以这种方式工作的受体，实际上这个受体调控着配基。”
在这篇文章中，研究人员比较了正常触角神经叶，和那些缺失了Wnt5或derailed的触角神经叶的发育，后者的发育水平要不就很低，要不就非常高，通过比较研究人员获得了以上的研究成果。
当Wnt5缺失时，正常的系统嗅觉感官结构，即嗅小球（glomeruli）会发生突变畸形，触角神经叶倾向一边生长，与神经叶相连的神经纤维结构的结合处（commissure）也消失了。
由于受体通常与配基一起正常工作，因此研究人员预计在缺失了derailed受体的时候也会出现同样的情况，但是在这些突变中，他们观察到了一个新的现象：不仅嗅小球没有畸变，而且还生长到了commissure处——这是之前从来没有观察到过的现象。
Hing说，“这时我们意识到一些奇怪的事发生了。”
commissure处有嗅小球的生长这种情况在Wnt5表达水平很高的时候也会出现，这些观察结果说明derailed受体用某种手段抑制了Wnt5蛋白，当derailed缺失时，Wnt5就能扩张到之前不能延伸到的区域，形成嗅小球的神经纤维也随之而到，神经发育就此“脱轨”。
进一步的研究也确定了支持细胞（supporting cells），不是神经元本身表达了derailed受体。
这项研究揭示了对于嗅觉系统以及其它神经系统发育十分重要的一个不同寻常的机制，而且Hing也提出由于编码Wnt家族蛋白的基因属于致癌基因（有时会诱导癌症细胞生长），因此这也会吸引癌症研究人员。“也许有一天，沿着这一研究路线，我们能模拟出derailed受体的药理学试剂。”
原始出处:
Nature Neuroscience 10, 1423 - 1432 (2007)
Published online: 14 October 2007 | doi:10.1038/nn1993
Antagonistic roles of Wnt5 and the Drl receptor in patterning the Drosophila antennal lobe
Ying Yao1,5, Yuping Wu2,5, Chong Yin2,5, Rie Ozawa1, Toshiro Aigaki3, Rene R Wouda4, Jasprina N Noordermeer4, Lee G Fradkin4 & Huey Hing1,2
Numerous studies have shown that ingrowing olfactory axons exert powerful inductive influences on olfactory map development. From an overexpression screen, we have identified wnt5 as a potent organizer of the olfactory map in Drosophila melanogaster. Loss of wnt5 resulted in severe derangement of the glomerular pattern, whereas overexpression of wnt5 resulted in the formation of ectopic midline glomeruli. Cell type–specific cDNA rescue and mosaic experiments showed that wnt5 functions in olfactory neurons. Mutation of the derailed (drl) gene, encoding a receptor for Wnt5, resulted in derangement of the glomerular map, ectopic midline glomeruli and the accumulation of Wnt5 at the midline. We show here that drl functions in glial cells, where it acts upstream of wnt5 to modulate its function in glomerular patterning. Our findings establish wnt5 as an anterograde signal that is expressed by olfactory axons and demonstrate a previously unappreciated, yet powerful, role for glia in patterning the Drosophila olfactory map.
Neuroscience Program, University of Illinois at Urbana-Champaign, 601 South Goodwin Avenue, Urbana, Illinois 61801, USA.
Cell and Developmental Biology, University of Illinois at Urbana-Champaign, 601 South Goodwin Avenue, Urbana, Illinois 61801, USA.
Biological Sciences, Tokyo Metropolitan University, 1-1 Minami-osawa, Hachioji-shi, Tokyo 192-0397, Japan.
Laboratory of Developmental Neurobiology, Department of Molecular Cell Biology, Leiden University Medical Center, Einthovenweg 20, 2300 RC Leiden, The Netherlands.
These authors contributed equally to this work.
Correspondence to: Huey Hing1,2 e-mail: hing@life.uiuc.edu
