论文部分内容阅读
Celsr3基因编码具有钙粘结构域的七次跨膜受体,特异性并广泛地表达于中枢和外周神经系统。Celsr3敲除后小鼠无法存活,说明这个蛋白在发育过程中起了重要作用。我们已经知道,Celsr3蛋白在皮层中间神经元迁移,神经元轴突、树突的发育上发挥了重要作用,然而,相对于其广泛的表达,Celsr3及其家族在其他神经组织中的功能却未明。 苍白球是位于大脑皮质下方前脑腹侧的核团,是皮层下运动调节中枢-基底核的重要成员,在机体运动功能调节中发挥重要作用。苍白球的异常参与了许多神经精神类症状的发生和发展过程,其中最为人们熟知的是退行性疾病帕金森氏症。但目前为止,关于苍白球的发育调控却未被人们关注。我们发现,原钙粘蛋白基因Celsr3在苍白球的胚胎发育期和成熟期均有大量表达,于是我们推测该蛋白参与了苍白球的发育过程,并对Celsr3基因敲除小鼠进行了研究。免疫组化和原位杂交发现,Celsr3敲除后,苍白球的形态发育异常,其背侧细胞致密,而腹侧细胞稀疏,且腹侧出现了异常的Calbindin阳性细胞以及轴突。这些Calbindin细胞缺乏苍白球的特异性标记物,却表达胆碱能神经元特异性标记蛋白ChAT和Islet1,我们证明了它们由nucleus basalis of Meynert核团异位而来。其次,Celsr3还调控了苍白球与其他大脑核团之间的主要轴突联系,轴突示踪显示,Celsr3的敲除导致苍白球与纹状体、下丘脑核、黑质和中缝核的轴突联系缺失,并且这些缺失是由于轴突投射障碍所致。再次,Celsr3敲除导致位于胚胎发育早期苍白球中的IC细胞(internal capsule cells)缺失,这些引导细胞的缺失可能是Celsr3敲除小鼠中丘脑皮质束和皮质丘脑束的发育异常的原因。通过过表达和shRNA下调实验,我们证明Celsr3在苍白球发育的作用既是细胞自主的,也是非细胞自主的。最后,为了验证Celsr3是否通过调节细胞骨架来调控苍白球和轴突发育,我们利用Crispr/Cas9技术制作了潜在结合位点的点突变小鼠,并将进行后续研究。这些数据显示了Celsr3在前脑苍白球发育中的重要作用,并揭示了Celsr3缺失所导致的轴突发育异常的相关分子机理。 我们进一步研究了Celsr基因的表达调控。与Celsr3神经特异性表达和功能相一致的是,我们发现神经元特异性沉默因子NRSF特异性结合Celsr3基因第一个外显子,并调节Celsr3在中枢神经系统的特异性表达,而对Celsr1和Celsr2无调控作用。ChIP-seq结果显示,转录因子CTCF可结合Celsr1,Celsr2和Celsr3的启动子,并招募Cohesin复合体。CTCF和Cohesin的下调可促进Celsr1和Celsr3的表达。染色质构象捕获发现,CTCF对Celsr3的调控作用可能与其介导了Celsr3启动子与临近启动子的相互作用有关。