原鈣粘蛋白Celsr3在大腦發(fā)育中的作用及其基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制研究.pdf

1、Celsr3基因編碼具有鈣粘結(jié)構(gòu)域的七次跨膜受體，特異性并廣泛地表達(dá)于中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)。Celsr3敲除后小鼠無法存活，說明這個(gè)蛋白在發(fā)育過程中起了重要作用。我們已經(jīng)知道，Celsr3蛋白在皮層中間神經(jīng)元遷移，神經(jīng)元軸突、樹突的發(fā)育上發(fā)揮了重要作用，然而，相對(duì)于其廣泛的表達(dá)，Celsr3及其家族在其他神經(jīng)組織中的功能卻未明。
　　蒼白球是位于大腦皮質(zhì)下方前腦腹側(cè)的核團(tuán)，是皮層下運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)中樞-基底核的重要成員，在機(jī)體運(yùn)動(dòng)功能調(diào)節(jié)中

2、發(fā)揮重要作用。蒼白球的異常參與了許多神經(jīng)精神類癥狀的發(fā)生和發(fā)展過程，其中最為人們熟知的是退行性疾病帕金森氏癥。但目前為止，關(guān)于蒼白球的發(fā)育調(diào)控卻未被人們關(guān)注。我們發(fā)現(xiàn)，原鈣粘蛋白基因Celsr3在蒼白球的胚胎發(fā)育期和成熟期均有大量表達(dá)，于是我們推測(cè)該蛋白參與了蒼白球的發(fā)育過程，并對(duì)Celsr3基因敲除小鼠進(jìn)行了研究。免疫組化和原位雜交發(fā)現(xiàn)，Celsr3敲除后，蒼白球的形態(tài)發(fā)育異常，其背側(cè)細(xì)胞致密，而腹側(cè)細(xì)胞稀疏，且腹側(cè)出現(xiàn)了異常的Cal

3、bindin陽性細(xì)胞以及軸突。這些Calbindin細(xì)胞缺乏蒼白球的特異性標(biāo)記物，卻表達(dá)膽堿能神經(jīng)元特異性標(biāo)記蛋白ChAT和Islet1，我們證明了它們由nucleus basalis of Meynert核團(tuán)異位而來。其次，Celsr3還調(diào)控了蒼白球與其他大腦核團(tuán)之間的主要軸突聯(lián)系，軸突示蹤顯示，Celsr3的敲除導(dǎo)致蒼白球與紋狀體、下丘腦核、黑質(zhì)和中縫核的軸突聯(lián)系缺失，并且這些缺失是由于軸突投射障礙所致。再次，Celsr3敲除導(dǎo)致位

4、于胚胎發(fā)育早期蒼白球中的IC細(xì)胞（internal capsule cells）缺失，這些引導(dǎo)細(xì)胞的缺失可能是Celsr3敲除小鼠中丘腦皮質(zhì)束和皮質(zhì)丘腦束的發(fā)育異常的原因。通過過表達(dá)和shRNA下調(diào)實(shí)驗(yàn)，我們證明Celsr3在蒼白球發(fā)育的作用既是細(xì)胞自主的，也是非細(xì)胞自主的。最后，為了驗(yàn)證Celsr3是否通過調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架來調(diào)控蒼白球和軸突發(fā)育，我們利用Crispr/Cas9技術(shù)制作了潛在結(jié)合位點(diǎn)的點(diǎn)突變小鼠，并將進(jìn)行后續(xù)研究。這些數(shù)據(jù)顯

5、示了Celsr3在前腦蒼白球發(fā)育中的重要作用，并揭示了Celsr3缺失所導(dǎo)致的軸突發(fā)育異常的相關(guān)分子機(jī)理。
　　我們進(jìn)一步研究了Celsr基因的表達(dá)調(diào)控。與Celsr3神經(jīng)特異性表達(dá)和功能相一致的是，我們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元特異性沉默因子NRSF特異性結(jié)合Celsr3基因第一個(gè)外顯子，并調(diào)節(jié)Celsr3在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的特異性表達(dá)，而對(duì)Celsr1和Celsr2無調(diào)控作用。ChIP-seq結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)錄因子CTCF可結(jié)合Celsr1，Cels