RNA結合蛋白-HuR調節新皮質興奮性神經元遷移的機制研究

《RNA結合蛋白-HuR調節新皮質興奮性神經元遷移的機制研究》是依託東北師範大學，由何瀟瀟擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：RNA結合蛋白-HuR調節新皮質興奮性神經元遷移的機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：何瀟瀟
• 依託單位：東北師範大學

項目摘要

興奮性神經元遷移是構築大腦皮層有序板層結構的必要步驟，在這一複雜的細胞運動過程中，神經元需要受到基因時空表達的嚴格調控，而RNA的正常代謝保證了基因的調控。僅有少量RNA結合蛋白的作用在神經遷移中得到了闡明。HuR是廣泛表達的RNA結合蛋白，在mRNA轉錄和翻譯中發揮重要作用。有文獻指出，HuR在胚胎期鼠腦中敲除導致皮層板層分布異常，暗示HuR可能在神經元遷移中發揮重要作用。我們前期的研究表明，HuR在神經遷移時期廣泛表達，HuR沉默的神經元出現明顯的遷移阻滯現象，初步證實了HuR調節神經遷移。在此基礎上，本課題將利用HuR loxp/loxp 轉基因鼠，通過條件性敲除手段檢驗HuR對神經遷移的調節作用，並結合PCR array分析和找出HuR調節神經元運動的分子機制，最後建立疾病鼠模型，分析HuR對皮層結構和功能的影響。本課題研究成果將為闡明神經元遷移的細胞學機制提供重要的理論基礎。

結題摘要

興奮性神經元遷移是構築大腦皮層有序板層結構的必要步驟。神經元遷移異常可能導致如精神分裂症、癲癇和智力低下等神經系統發育性疾病。在神經元遷移過程中，神經元中的基因表達需要受到嚴格的時空調控，而RNA的代謝保證了基因的調控。人類抗原R（HuR）是一種結構高度保守，表達範圍廣泛的mRNA結合蛋白，在調控mRNA的穩定性、mRNA選擇性剪下、mRNA轉運和翻譯等方面具有著重要的作用，但HuR在神經元遷移中的作用尚不明確。本課題的研究結果發現，HuR在小鼠鼠腦的胚胎髮育時期高表達且分布廣泛，可以與多種興奮性神經元的標記物共標。在神經前體細胞中敲除HuR不影響神經前體細胞的增殖與分化，但是影響神經元遷移過程。我們通過RNA干涉和Cre-LoxP體系，在小鼠胚胎期15.5天敲減或敲除HuR，發現HuR缺失會影響晚期產生興奮性神經元的遷移過程。詳細的表型分析發現，HuR缺失神經元的形態轉換沒有異常，但是遷移速度明顯變慢。在HuR條件性敲除鼠（NEX-Cre）中，我們也檢測到了完全相同的現象。以上結果說明HuR調節的RNA穩定性特性的參與神經元遷移過程。為了揭示HuR調節神經元遷移速度的分子機理，我們通過PCR-array篩選出了在HuR敲除後發生變化的與細胞運動和遷移相關的分子，其中的細胞骨架結合蛋白profilin1表達量顯著下調。我們通過多種生化方法明確了HuR通過結合Pfn1 mRNA來調控Pfn1蛋白表達，進而調節神經元中actin的聚合。共轉profilin1則可以補救HuR敲除和敲減所造成的神經元遷移阻滯。神經元的遷移異常通常伴隨神經元後續發育障礙以及腦高級功能的缺陷。通過利用本課題中製備的HuR條件性敲除小鼠模型，我們通過動物行為學系統的分析了HuR缺失對於腦高級功能的影響。發現HuR缺失後主要導致成年期小鼠出現明顯的學習障礙以及抑鬱樣行為。同時神經元樹突棘增多以及樹突釋放改變。綜上所述，本課題研究闡明了HuR通過調節細胞骨架分子profilin1的mRNA穩定性來參與調控神經元遷移的分子機制，並進一步檢測了HuR缺失對於腦功能的影響，為相關神經系統疾病的診斷和治療提供了潛在靶點。