肌動蛋白、血影蛋白和相關分子形成了軸突中的周期性亞膜晶格結構，但是這種膜骨架是如何發展而來，為什么它傾向于在軸突中形成，尚不明確。2014年12月23日，哈佛大學華人女學者莊小威在國際著名學術期刊《eLife》發表的一項最新研究成果（題為“Developmental mechanism of the periodic membrane skeleton in axons”，闡述了這種晶格結構的發展機制。

神經元是高度極化的細胞，它們的突觸區域可接收突觸輸入，軸突可傳播電信號并將突出輸出發送給靶細胞。細胞骨架蛋白對于保持神經元極性非常重要。例如，肌動蛋白和微管對于軸突的生長和穩定、信號到特定神經突的輸送以及突觸的穩定和可塑性，是必不可少的。在神經突尖端的肌動蛋白的瞬態去穩，足以誘導樹突變成軸突。

αII和βII血影蛋白在軸突中非常豐富。據了解，血影蛋白對于提高軸突機械穩定性和保護它們免于機械應力、保持突觸前末梢穩定性和維持軸突中特異性膜結構域，是非常重要的。缺乏αII或βII血影蛋白的小鼠在胚胎期就會死亡，凸顯了這些蛋白質的重要功能。血影蛋白也被證明在人類神經系統疾病中發揮一定的作用。

最近，研究人員在哺乳動物神經元軸突中發現了一個周期性亞膜晶格結構，由肌動蛋白、血影蛋白和其他相關分子構成。在這種膜骨架中，肌動蛋白微絲形成一個環狀結構，環繞軸突的周圍。這些肌動蛋白沿著軸突軸均勻分布，間隔大約190nm，表現出明顯的長距秩序排列。在環上的肌動蛋白微絲覆蓋有內收蛋白。相鄰的肌動蛋白環由血影蛋白連接，可能以αII-βII-血影蛋白異四聚體的形式，因為有研究觀察到，周期性βII血影蛋白環與肌動蛋白-內收蛋白環沿軸突相間分布，因此觀察到的190nm間隔與血影蛋白四聚體的長度是相匹配的。

這種類似一維的、周期性的晶格結構的超微組織，不同于以往所觀察到的，二維多邊形膜骨架結構存在于紅血細胞中，而一種紅血球樣的多邊形膜骨架被發現存在于果蠅神經肌肉接點的軸蘇端中。有趣的是，這種周期性結構偏向于在軸突中形成，樹突中的肌動蛋白主要采取長絲（在樹突軸上延伸）的形式。在缺乏β血影蛋白或攜帶β血影蛋白突變體的秀麗隱桿線蟲（C elegans）中，在動物運動期間軸突更容易斷裂，并表現出受損的觸覺，從而表明這種結構可能對于軸突機械穩定性和感知機械刺激是非常重要的。這種周期性的晶格也通過放置重要的膜蛋白（例如電壓門控鈉通道），將軸突膜組織成一種周期性分布。

然而，這種高度規則性的膜骨架結構在軸突中是如何發展起來，它的形成是如何調控的，尚不清楚。例如，目前還不清楚周期性晶格是發生在軸突分化的早期階段還是晚期階段。雖然先前發現的、對于軸突分化很重要的蛋白質因子，傾向于富集在軸突的生長錐部位，并在此發揮作用，但是，肌動蛋白-血影蛋白晶格是否也在軸突的遠端部分啟動？或者相反是在細胞體附近的近側區首先形成？目前尚不明確。而且，軸突（而不是樹突）中這種周期性結構的特異性形成的調控機制，仍然是個謎。

在這項研究中，研究人員解決了這些關于“這個新發現的神經結構如何發展”的重要問題。他們發現，周期性膜骨架開始于軸突分化早期。這些晶格結構起源于鄰近細胞體的軸突區域，并傳播到軸突的末端部位。通過招募其他組件，晶格結構進一步成熟，并且成熟的膜骨架是高度穩定的。

研究還發現，多個分子因素在這一結構形成的調控過程中發揮作用。晶格結構依賴于完整的微管。βII血影蛋白在軸突中的局部高濃度，是軸突中晶格結構特異性形成的關鍵決定因素，人為地增加樹突中βII血影蛋白的濃度，足以誘導樹突中周期性晶格結構的形成。

值得注意的是，錨蛋白B對于βII血影蛋白在神經突中的極化分布非常重要；在錨蛋白B敲除小鼠中，βII血影蛋白均勻地分布在軸突和樹突中，在樹突和軸突中產生一種高度規則的、周期性的膜骨架。