大脑能够接收感觉神经系统获得的信息,并将得到的信息进行处理和整合后输出,以此来生存或躲避危险。大脑是通过无数个功能模块完成该过程的。无论是外周神经系统还是中枢神经系统,每个功能模块包含多个发挥类似功能的神经束或神经微环路,这些神经束重复堆叠形成成层成束的结构。这样的排列方式有助于保证外界刺激的空间和时间信息能够被高保真地传递到中枢神经系统中,并有利于信息的整合。然而,如何在狭小而紧密的空间内确保不同的神经元成束排列并形成正确的突触联系的分子机制还不清楚。Neurexin是一类细胞黏附分子,能与Neuroligin结合参与突触形成和突触传递的过程。在本研究论文中,我们以果蝇视觉系统为研究模型,运用遗传学、分子生物学和生物化学、细胞生物学以及发育生物学等方法解析了细胞黏附分子Neurexin限制L4神经元轴突在单个神经束中的分子机制。首先,我们发现果蝇L4神经元缺失Drosophila Neurexin（DNrx）会导致其轴突末端异常投射到邻近神经束中;接着鉴定了 DNrx可以通过其胞内端与Ephrin胞内端相互作用,而缺失DNrx会导致Ephrin表达水平的下降且呈弥散分布。而在L4神经元中敲减Ephrin足以导致其轴突异常投射到邻近神经束中。我们又利用细胞实验证实DNrx可以通过与Ephrin结合促进Ephrin在细胞膜上的聚集,进而调控L4神经元的成束排列;最后,我们揭示了在L4神经元下游的Tm2神经元中敲减Drosophlia Neuroligin 4（DNlg4）会导致L4神经元轴突异常投射到邻近神经束中。本研究不仅揭示了 Eph/Ephrin信号通路在神经元成束排列过程中的作用,而且将轴突导向和突触形成两个连续发生的过程紧密联系起来,提出了 Neurexin在轴突导向过程中的新作用。