蛋白磷酸酶PP2A在大脑皮层早期发育中的作用

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:opcs2009
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哺乳动物的大脑皮层发育受到众多机制的调控,在其中信号通路蛋白的磷酸化与去磷酸化也扮演着重要的作用。关于调控蛋白质磷酸化的蛋白激酶,其在大脑皮层发育中的作用近来已经收获了广泛关注,很多蛋白激酶都被证实在大脑皮层发育中有着重要作用。而与此相对的,调控蛋白质去磷酸化的蛋白磷酸酶,其在大脑皮层中的作用则一直并不明确。其实,与蛋白激酶相比,蛋白磷酸酶底物更加广泛,其在细胞活动中的作用也更加多样,而很多细胞活动都需要蛋白激酶与蛋白磷酸酶相互平衡,共同作用,所以蛋白磷酸酶很有可能在大脑皮层发育中也有着重要的功能。近来有研究表明蛋白磷酸酶PP4可能可以通过Notch调控有丝分裂中的纺锤丝的方向从而影响神经干细胞的增殖。但蛋白磷酸酶家族的其他成员是否也通过类似机制参与大脑皮层发育则仍不清楚。蛋白磷酸酶PP2A是一种在细胞中广泛表达的重要丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶,其在细胞增值,分化,迁移,凋亡等过程中都有着重要的作用。PP2A是大脑中最主要的丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶,且在胚胎发育期的脑中有表达。研究表明,PP2A对于树突和轴突的发育有重要影响,且近来的研究已经在中枢神经系统发育异常的患者中检测出PP2A的功能丧失性突变。然而,PP2A究竟通过何种机制调控大脑皮层的发育则仍不清楚。为了研究这个问题,我们实验室构建了PP2A催化亚基α(PP2Acα)在前脑神经前体细胞(NPC)中特异性敲除的小鼠。我们发现该小鼠出现了小颅畸形与大脑皮层上层特异性的分层混乱。我们进而展示了皮层分层混乱是由于后出生神经元的迁移能力缺失造成堵。奇怪的是,我们没有观察到PP2Acα的缺失对NPC的增值能力和细胞周期产生显著的影响,但是我们发现缺少PP2Acα的放射状胶质前体细胞(RGP)在发育过程中会出现胞体异位的现象。正常的RGP一般位于皮层的VZ区,但缺失了PP2Acα的RGP中有一部分出现在了VZ区以外的部分。为了探究RGP的这种异位会对大脑皮层发育产生何种影响,我们研究了异位RGP的增殖情况,并证实了异位的NPC保有与普通RGP相同的增殖能力。正常RGP需要在VZ区表面进行分裂,并且这种分裂可能产生更多的RGP或产生其他神经细胞。然而,异位的RGP其分裂过程并非发生在VZ区表面,其分裂的结果也不会产生更多的RGP。这种分裂结果最终导致RGP数量减少并会影响皮层大小与分层。为了进一步研究PP2Acα的缺失为什么会导致RGP的异位,我们接着研究了PP2A在皮层中的表达,发现PP2A在VZ区表面有大量的表达,而VZ区表面细胞黏合连接对细胞的位置有着重要的决定作用,所以我们接着研究了P2Acα的缺失对VZ区表面黏合连接的影响。我们发现在P2Acα缺失的条件下几乎无法正常的在VZ区表面形成细胞黏合连接,且P2Acα与VZ区表面细胞黏合连接的组成部分N-cadherin与β-catenin等存在相互作用。综上,我们证实了PP2A对大脑皮层的早期发育有着重要的影响,并揭示了PP2A对于皮层发育中RGP在VZ区的定位有着关键作用。
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