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神经元有序地从室带迁移到边缘带形成大脑皮层由内而外的六层结构。当神经元迁移到达目的地,顶树突向上延伸到边缘带,轴突向下伸至室带从而建立突触联系。神经元迁移是一个高度有序的过程,对大脑发育具有重要作用,其依赖于许多细胞功能,如细胞形状、极性和动力。神经元迁移障碍会导致很多神经系统疾病,例如癫痫、智力障碍和精神失常。中枢神经系统的发育依赖于LIMK1的表达,LIMK1的缺失会导致一种复杂的发育疾病,威廉姆斯综合征,该疾病常伴有精神失常和空间认知障碍。LIM激酶家族有两大成员,LIMK1和LIMK2。LIMK1含有两个LIM结构域、一个丝氨酸/脯氨酸富集区和一个激酶结构域,其参与了细胞增殖、细胞形态的建立、细胞动力和结构重塑等多个细胞进程。LIMK1高表达于成熟的神经元突触中,在神经系统中,LIMK1对轴突生长、小棘形态和突触可塑性都至关重要。海马锥体神经元中超表达LIMK1会诱导生长锥的形成和轴突的生长。另外,LIMK1可被其上游信号分子Rho和Rac1激活,研究表明无论在体内或体外环境下,ROCK都可通过磷酸化LIMK1的508位的苏氨酸来激活LIMK1的表达。作为一个丝氨酸/苏氨酸激酶,LIMK1还可以通过磷酸化Cofilin使其失活来重塑细胞骨架。关于LIMK1在中枢神经系统中轴突生长,小棘形态及突触可塑性等方面的研究已有很多,然而LIMK1在神经元迁移过程中扮演什么角色仍是未知。本研究构建了LIMK1野生型载体LIMK1-WT及位点失活型突变载体LIMK1-DN和持续激活型突变载体LIMK1-CA,通过子宫内电击转染技术,结合细胞转染技术、组织免疫荧光染色技术和荧光显微镜拍照技术,研究并分析了LIMK1在神经元迁移过程中发挥的作用。为了进一步研究LIMK1影响神经元迁移的潜在机制,本研究构建了Cofilin持续激活型载体Cofilin-S3A来进行挽救实验,阐明了在神经元迁移过程中LIMK1与Cofilin的关系。结果如下:1.成功克隆了LIMK1基因并构建了LIMK1野生型超表达载体,转染3T3细胞发现超表达LIMK1会促进细胞丝状伪足的形成;运用子宫内电击转染技术发现超表达LIMK1野生型载体显著地抑制神经元的迁移,并引起神经元突起增加及顶突起分支数目增加。2.运用点突变技术,成功构建了LIMK1位点失活型载体LIMK1-DN,我们将LIMK1-DN电转到小鼠大脑左侧脑室,发现与LIMK1-WT相比,超表达LIMK1-DN对神经元迁移的抑制作用减弱,并使神经元长出了两个顶突起。3.为了研究LIMK1的磷酸化位点T508在神经元迁移中的功能,构建了LIMK1-CA持续激活型载体。子宫内电击转染结果显示LIMK1-CA更加强烈地抑制了神经元迁移,并影响了神经元形态,顶突起长度发生明显改变。4.运用点突变技术构建了其下游分子Cofilin的非磷酸化载体Cofilin-S3A来研究LIMK1影响神经元迁移的机制,通过共转LIMK1-CA与Cofilin-S3A发现可以有效地挽救神经元的迁移障碍,并且在高倍镜下观察其神经元形态发现,顶突起长度完全恢复。综上所述,LIMK1表达量的过高或过低都会影响神经元迁移,并且在神经元迁移过程中,LIMK1是通过调节Cofilin来影响神经元迁移的。