Wdr47蛋白在神经元极化中的功能及作用机理的研究

Neurons are highly-polarized cells, which are constituted of cell bodies, dendrites and axons. The estabilishment of neuronal polarization is a complex and delicate process, in which the dynamics of microtubules is strictly regulated. However, the details of the regulation remain unclear.In our previous work, we uncovered Wdr47,a microtubule regulator,played vital roles in neuronal polarization. Based on our previous results obtained, we will use Wdr47 knockout mice as research models for this project, employing technologies of in-utero elecroporation and in-vitro neuron culture . We aim to elaborate the mechanism of how Wdr47 control neuronal polarization by affecting microtubule network,which will clarify the detailed process of neuron polarity establishment.

神经元是一种高度极化的细胞，主要由胞体，树突，轴突这三部分组成。神经元的极化是神经元发挥信息传递功能的基础。神经元极性的建立是一个复杂而精细的过程，在这过程中微管骨架的动态性是受到严格调控的，但这种调控具体是如何进行的人们了解的并不是很清楚。申请人在前期的研究工作中发现了一个对于神经元的极化起着关键作用的微管调节蛋白——Wdr47。本项目将在前期工作的基础上，以Wdr47基因敲除小鼠为实验模型,利用子宫内电转技术和体外神经元培养技术，深入研究Wdr47蛋白通过微管网络调控神经元极化的具体机制，进而为揭示神经元的极性建立过程提供重要的新知识。

神经元是神经系统的基本组成单元。它们通常具有多根短而粗的树突以及一根长而细的轴突分别用于接收和输出信息。神经元的这种不对称结构称为神经元的极性，极性的建立过程称为神经元的极化。对于神经元极化的内部分子调控机制人们了解的并不多。在本项目中，我们证明了Wdr47蛋白是皮层神经元极化的关键细胞自主性调节因子。Wdr47基因缺失会在个体水平导致新生小鼠呼吸窘迫与死亡；在组织水平造成脑白质纤维束发育不全、侧脑室扩张及皮层分层紊乱；并在细胞水平抑制皮层神经元的径向迁移与“多极性-双极性”转变，导致体外培养的单个神经元生长多根轴突。进一步研究提示Wdr47可能通过影响微管骨架来调控神经元极化。利用免疫沉淀结合质谱分析，我们发现Wdr47可与Camsap家族微管负端结合蛋白相互作用。Wdr47的缺失不会造成Camsap家族总体蛋白表达量的变化，但却在亚细胞定位水平影响了极化早期神经突起中Camsap3的积累；更重要的是，Camsap1或3的过表达可在体内外系统中挽救Wdr47缺失造成的神经元极化缺陷表型。根据以上结果，我们认为在神经元极化的早期阶段，Wdr47通过与Camsap蛋白家族相互作用，实现了细胞局部区域微管动态性和网络结构的精细调控，以此促进神经突起恰当的动态重塑，从而保障了极化过程顺利进行。此外，我们还发现Wdr47与Camsap家族参与调控大脑室管膜细胞的分化。

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