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近年来的研究发现MHC-I(主要组织相容性复合体-I)分子及其受体在胚胎及一些成年中枢神经区域高度表达,对神经纤维的生长和再生、以及突触的可塑性起抑制作用。我们实验室在研究视黄酸诱导神经细胞分化的过程中,发现一个受视黄酸诱导的、与MHC-I蛋白有同源性的蛋白家族:RAE-1。目前已经发现有5个RAE-1家族成员(α,β,δ,γ,ε),其序列相当于MHC-I分子的2个N端结构域(α-1和α-2结构域),但缺少α-3和跨膜结构域,因此RAE-1蛋白通过一个GPI磷脂尾巴与细胞膜相连,分布于细胞的表面。此后的很多研究发现,在免疫系统中,RAE-1通过其受体NKG2D激活NK细胞,而MHC-I则通过其受体Pir B等抑制NK细胞的活性,表明RAE-1与MHC-I在功能上相互拮抗。在神经系统中,初步的Northern blot实验结果表明Rae-1 mRNA高度表达于小鼠胚胎发育中、后期(E11-E18)的前脑,在出生前表达水平显著降低,在成年脑中仅有微量表达。由于中枢神经系统的绝大多数神经元及其神经突起都在出生前的胚胎发育中、后期产生,而视黄酸在这个过程中起非常重要的作用,以上结果表明RAE-1可能参与视黄酸对神经结构和功能发育的调控。RAE-1与MHC-I在结构上的类似、在序列上的同源性、以及在免疫系统中功能上的拮抗性,提示RAE-1与MHC-I在神经细胞中的功能也可能相互制约,共同维持神经结构和功能的动态平衡。但是,目前还缺乏RAE-1在神经系统中的表达、分布和作用的详细信息。为此,我们利用RT-PCR,Western blot和免疫组织化学方法,初步分析了Rae-1mRNA和RAE-1蛋白在神经细胞中表达的水平和动态变化,以及RAE-1蛋白在神经细胞中的定位。首先,利用RT-PCR技术我们分析了Rae-1在体外培养的Neuro-2a细胞株、原代培养的胚胎神经干细胞以及不同发育时期的胚胎和成年脑中的表达水平。结果表明,Rae-1 mRNA在未分化的Neuro-2a和原代培养的胚胎神经干细胞中未检测到表达;但是在诱导分化后的Neuro-2a和原代培养的神经干细胞、以及E11-E18小鼠胚胎的前脑中检测到高水平Rae-1 mRNA的表达;在小鼠胚胎发育的后期(e18天后)表达水平明显降低,在成年脑中仅有微量表达。以上结果发现rae-1只在开始向神经细胞方向分化或正在分化为神经元的细胞中表达,而在已经发育成熟的神经细胞中表达下降,提示rae-1很可能在神经元的分化、成熟或神经纤维生长过程中起重要作用;在发育后期表达水平明显降低,在成年脑中维持微量表达,表明rae-1可能参与维持神经的可塑性调节。然而,无论是在神经系统发育的关键期还是在成年脑中都未检测到nkg2d的表达,说明在中枢神经系统中rae-1的受体可能不是nkg2d。其次,我们利用westernblot,细胞免疫荧光染色和免疫组织化学染色检测了rae-1蛋白的水平、动态分布和细胞内定位。与rt-pcr结果一致,westernblot结果表明rae-1蛋白在未分化的neuro-2a中没有检测到,但在诱导分化后的neuro-2a以及e11-e18的胚胎前脑组织中高度表达,在成年脑中有微量表达。氨基酸序列分析表明rae-1是高度糖基化的细胞表面蛋白。在westernblot上,我们检测到的rae-1蛋白呈现多个大于rae-1理论大小的条带,用特异性n-糖基化抑制剂tunicamycin处理分化的neuro-2a细胞后,westernblot上检测到的蛋白条带分子量明显减小,支持rae-1蛋白糖基化的理论预测。免疫细胞荧光染色结果表明,rae-1蛋白在未分化的neuro-2a细胞中为阴性,在分化的neuro-2a神经元样细胞胞体和长出的纤维上都呈阳性,尤其以纤维的最末端(生长锥)检测到的荧光信号最强。用磷脂酰肌醇特异性磷脂酶c(pi-plc)处理后,分化的neuro-2a神经元样细胞上的荧光信号明显减弱,与rae-1是一类由gpi连接到细胞膜的表面分子的预测相符合,同时也间接支持检测到的rae-1信号的可靠性。最后,免疫组织化学染色结果表明在体内,rae-1蛋白分布于发育过程中的胚胎前脑的室管膜区(vz)、室管膜下区(svz)和海马区,以及在成年脑的室管膜下区和浦肯野细胞层。通过以上实验,我们检测到rae-1mrna与rae-1蛋白的动态变化是一致的,提示rae-1mrna及时地翻译成了rae-1蛋白。rae-1分子在细胞向神经方向分化的过程中高度表达,并高度浓缩于生长中的神经纤维的最前端;在神经细胞成熟后,rae-1表达下调至检测不出的水平,提示rae-1蛋白可能在促进神经细胞分化成熟、或神经纤维的定向生长、或细胞-细胞间相互作用如神经突触形成过程中起重要作用。此外,在成年脑中的微量表达,表明RAE-1分子可能参与维持神经的动态平衡及可塑性。然而RAE-1在胚胎发育和成年中枢神经系统的具体作用还不清楚,需要进一步研究。