神經(jīng)突觸是神經(jīng)元與其靶細胞之間進行信息交流的特化結(jié)構(gòu)。突觸生長過程的調(diào)控對于神經(jīng)環(huán)路的形成和可塑性至關(guān)重要，突觸發(fā)育和功能的異常導(dǎo)致多種神經(jīng)精神疾病包括智力低下、自閉癥、精神分裂癥和神經(jīng)變性病等。因此，尋找和鑒定突觸發(fā)育和功能調(diào)控基因一直是神經(jīng)生物學(xué)家的重要研究內(nèi)容之一。

果蠅腦腫瘤基因brat（brain tumor）是一個進化上非常保守的基因，該基因突變后導(dǎo)致果蠅大腦產(chǎn)生腫瘤，造成大腦半球明顯增大。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所張永清實驗室通過多學(xué)科的實驗手段的研究發(fā)現(xiàn)brat突變體的神經(jīng)肌肉突觸過度生長，其顯著特征是突觸衛(wèi)星扣結(jié)數(shù)大大增加。同時，電鏡實驗結(jié)果表明，與野生型相比，brat突變體突觸扣結(jié)負責神經(jīng)遞質(zhì)傳遞的活性區(qū)的大小增大。電生理測試結(jié)果表明，brat突變導(dǎo)致自發(fā)性的微興奮性突觸后電位升高，突觸傳遞效率下降。并且，F(xiàn)M1-43熒光染料內(nèi)吞實驗顯示brat突變體的突觸內(nèi)吞功能受損，表明Brat參與調(diào)控突觸內(nèi)吞功能。遺傳學(xué)互作及生化實驗表明，發(fā)現(xiàn)brat通過抑制BMP （Bone Morphogenic Protein）信號途徑中轉(zhuǎn)錄因子Mad（Mothers against decapentaplegic）的表達，從而調(diào)控了神經(jīng)肌肉突觸的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。該研究結(jié)果揭示腦腫瘤蛋白Brat除了在神經(jīng)系統(tǒng)早期分化發(fā)育過程起重要作用外，在已成熟的神經(jīng)元的突觸生長過程中也起著關(guān)鍵作用。該研究將有助于進一步認識突觸發(fā)育的分子調(diào)控機制以及神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病的發(fā)病機制。