论文部分内容阅读
在胚胎神经元产生过程中,神经前体细胞通过直接或间接的方式分化形成神经元,并且这一过程受到胞内、外各种信号途径的时空特异性调控。新生神经元按一定的迁移模式到达正确位点后,最终形成高度复杂而精细的神经回路。倘若神经前体细胞的自我更新、分化、迁移及最终突触的重塑发生异常,将导致大脑结构和功能改变,最终产生各种神经发育疾病包括抑郁症、自闭症和精神分裂症。除了转录因子和表观遗传分子,线粒体及能量代谢在大脑皮层神经元产生过程中也发挥重要作用。线粒体及能量代谢是生命活动所必须的,并且在干细胞及终末分化的细胞中发挥不同的功能。在细胞水平上,在终末分化的细胞中,线粒体形态较丰富并富含线粒体嵴,并通过氧化磷酸化提供能量。相对于终末分化的细胞,多能干细胞主要通过糖酵解发生产能,进而维持其干性,并且线粒体的数量也较少。 解偶联蛋白作为一类线粒体内膜的跨膜蛋白,能够消除线粒体内膜两侧的跨膜质子势能差,从而介导线粒体解偶联并产生ROS。Ucp2作为其成员之一,在各个组织中广泛表达。中神经系统中,Ucp2的表达主要在调控代谢稳态方面发挥作用。对于多能干细胞而言,Ucp2主要通过抑制丙酮酸进入线粒体中,进而抑制三羧酸循环。因此,Ucp2通过调控能量代谢的方式促进多能干细胞的自我更新。此外,Ucp2能降低线粒体ROS的产生。 尽管如此,Ucp2是否在大脑皮层发育过程中发挥作用以及如何发挥,至今仍不清楚。首先,通过比较大脑发育各时期线粒体相关基因的表达情况,我们在分子水平上发现线粒体分裂和融合相关的基因在大脑发育进程必不可少。除此之外,随着发育的进行,Ucp2的转录水平在不断减少。通过免疫组化染色发现Ucp2在神经干细胞中高表达,暗示其可能在大脑发育过程中发挥重要作用。为了进一步探究Ucp2在胚胎神经发生中的作用,我们利用小鼠胚胎大脑发育模型,我们将Ucp特异性的敲降质粒电转进入胎鼠神经干细胞中,以期研究构建Ucp2对神经干细胞增殖与分化的影响。我们发现神经干细胞中特异性敲降或敲除Ucp2后,GFP+的细胞主要集中在大脑皮层的VZ/SVZ区,暗示敲降或敲除Ucp2可能促进神经前体细胞的增殖。进一步通过对其进行增殖Marker(BrdU和pH3)的染色发现,Ucp的缺陷确实促进神经前体细胞的增殖。由于,Ucp2能降低线粒体ROS的产生,因此Ucp2的缺陷将导致ROS的产生。我们通过对神经干细胞进行ROS的处理后发现,适度的ROS能促进神经干细胞的增殖,进一步说明Ucp2通过调控ROS的产生进而影响胚胎神经发生。此外,我们发现Yap在UCP介导的ROS通路中发挥作用。Ucp2的缺陷或者适度的ROS都能促进Yap入核,进而通过Yap信号途径在大脑皮层发育过程中发挥作用。最后,Ucp2缺陷造成神经发育缺陷能通过敲降Yap进行挽救。综上所述,在本论文中,我们揭示了Ucp2调控ROS的水平,并通过ROS介导Yap的稳定性进而调控神经干细胞的自我更新与分化。