Bmal1对小鼠胚胎期皮层神经元放射状迁移和轴突投射的影响

大脑皮层的发育是脑结构形成与功能建立的重要基础,在此过程中,皮层神经元放射状迁移及胼胝体区的轴突投射是必不可少的关键环节,该环节受基因转录的调控,但相关的分子机制目前仍不明确。转录因子BMAL1 (brain and muscle Arnt-like protein1)是体内重要的生物钟节律因子之一,最新研究发现其还参与调节海马神经祖细胞增殖,提示其与神经发育存在潜在的相关性。为明确Bmal1基因在大脑皮层发育中的具体作用,本研究首先通过RT-PCR和Real-timePCR检测Bmal1基因在神经系统中的表达情况。结果表明,Bmal1基因在神经系统中表达丰富,并且在发育期的大脑内呈现特定的表达规律:在胚胎后期和出生后早期脑内表达水平相对较高,以出生后第3 d为高峰。进一步通过联合使用小鼠子宫内胚胎电转和RNAi干扰方法敲减脑内神经元中Bmal1的表达水平,结果发现胚胎期皮层神经元的放射状迁移发生了延迟,延迟程度与RNAi的敲减效率呈正相关,存在一定的基因剂量-效应关系。进一步观察发现,在胚胎期脑内神经元中降低Bmal1表达水平以后,胼胝体轴突向对侧大脑半球的投射也出现了明显的缺陷。上述研究结果表明,BMAL1是大脑皮层神经元的放射状迁移以及轴突投射发育过程中的一个重要的调控分子,为从转录因子角度深入理解大脑皮层发育的分子调节机制和寻找调控靶点提供了新的线索。     

神经元迁移的细胞和分子机制

在脑的发育过程中,神经元的正确迁移是正常脑组织发生的一个必不可少的环节。在过去的几十年中,通过不同的学科方法,对于神经元迁移的机制有了较好的理解。在细胞水平上,神经元迁移需要3个重复事件的精确调控;在分子水平,与神经元迁移相关的胞外信号分子已经被鉴定,而且大量的胞内信号通路也已经被阐明。     

我科研人员关于大脑皮层神经元放射状迁移导向机制的最新研究成果在Nature Neuroscience上发表

2008年1月10日，Nature Neuroscience发表了中科院上海生科院神经所袁小兵研究组关于大脑皮层神经元放射状迁移导向机制的最新研究成果。这些研究首次证明了神经元的放射状迁移受胞外导向分子的指引。     

放射状胶质细胞研究新进展

主要综述了放射状胶质细胞的基本特性及其在完成引导神经元迁移的重要使命后转化为星状胶质细胞,以及其近年来的研究热点──星状胶质细胞反分化为放射状胶质细胞的可能机理的研究和放射状胶质细胞引导神经元迁移的分子机制的研究。     

放射状胶质细胞发育与分化的研究新进展

放射状胶质细胞(radial glia/RG或radial glial cell/RGC)产生于神经上皮,在中枢神经系统发育过程中起重要作用,包括发育早期和出生后作为干细胞产生神经元或胶质细胞,发育中晚期提供放射状纤维支架引导神经元的正确迁移等。本文就放射状胶质细胞的产生、特性、功能等研究新进展做一综述。     

神经发育过程中的基因表达调控机制以及相关的神经发育性疾病（英文）

在中枢神经系统的发育过程中,内在的基因和外在的环境因素相互作用以确保神经元发育的各个阶段(如神经细胞的增殖、分化、迁移,轴突延伸,树突成长,功能性突触的形成等)有序进行。这一过程需要众多的基因表达调控机制对不同基因的表达水平进行精确的时空调节。这些调控机制包括了序列特异性DNA结合蛋白(转录因子等)、组蛋白修饰、DNA甲基化、以及微小RNA(mi RNA)等。它们形成了一个调控网络,在神经发育的不同阶段以及不同的环境刺激因素的情况下,从染色质的结构、基因的转录和蛋白质的翻译等不同层次上实现基因表达的精确调控。神经元发育过程中基因表达失调与一些神经发育性疾病相关,例如自闭症谱系障碍,Rett综合征,脆性X综合征以及其他遗传性疾病。深入研究神经元发育过程中基因表达调控机制可望能够给这些神经发育性疾病的诊断和治疗提供新的思路。     

神经元的迁移机制

在脊椎动物的脑发育过程中,未成熟的神经元在时间和空间上的精确迁移到达最后行使功能的目的地,是中枢神经系统发育的一个重要阶段.最近的研究结果表明这一过程涉及到一系列分子事件,包括细胞表面分子的相互作用、离子通道的激活和细胞骨架的作用等.对这些事件的了解不但有助于了解神经元迁移的机制,而且对阐明由于神经元异常迁移而引起的脑紊乱失调等病理现象的机理都是必要的.     

神经干细胞在学习和记忆中的作用

成年脑中不断有新神经元产生。这个过程受到如学习、记忆、运动、环境和应激等外部刺激因素的调节。尽管这些新的神经元能够迁移并整合入神经网络,但目前尚不清楚这个过程的分子调控机制,也不清楚是否需要它们来维持脑的正常功能。     

青春期的内分泌调控网络

哺乳动物青春期发育受内分泌机制调控,促性腺激素释放激素(GnRH)脉冲释放增加是青春期启动的标志。这种增加依赖于GnRH神经网络中跨突触的和胶质神经元的相互作用,包括神经元及胶质兴奋性输入的增加和跨突触抑制的减少。这个调控网络的分子机制还不清楚,但应包括多级网络调控。本文将从调控青春期启动的GnRH网络的各个层次对调控因素进行综述。     

表观遗传可调节神经元的迁移

Friedrich Miescher生物医学研究所的神经生物学家首次发现了大脑发育过程中神经元细胞定向迁移的表观遗传学调控机制.他们发现机体可通过在表观遗传学层面上调控基因表达,影响神经元以及细胞外环境信号,从而调节神经元迁移的过程.这一成果进一步揭示了表观遗传学与神经生物学间的联系,并发表在《Science》杂志上.我们的大脑是由多达1 000亿个细胞通过精巧的连接构成的.虽然细胞数量庞大,但是形成的整个过程,包括神经元分裂,呈现明确的特性,迁移到神经网络中的正确节点,沿预定路径发送轴突并与特异的靶神     

Slit/Robo信号在血管新生中的功能研究

分泌型糖蛋白Slit及其受体Roundabout(Robo)最初是作为一类重要的发育中神经元轴突导向分子而被发现的。目前为止对Slit/Robo信号对神经系统发育过程中轴突吸引或排斥的导向功能研究比较多,而对在发育中生长方式与其非常相似的血管发生过程中研究比较少。现有研究提示两者在发育过程中可能存在共同的信号调控机制,是Slit/Robo信号通路在血管新生中充当着重要的角色。该文就Slit/Robo信号对血管内皮细胞迁移的调节、对血管新生的作用及其可能介导的信号通路进行综述,以期进一步推动Slit/Robo信号通路在血管发生中的研究。     

N-WASP通过polyPro和VCA结构域调控大脑皮层神经元迁移

在大脑皮层发育过程中,神经元迁移是一个动态的复杂过程,与细胞骨架构建和重塑的调控息息相关。N-WASP蛋白是Wiskott-Aldrich综合征蛋白家族(WASP-WAVE family)的一个重要成员,又名WAS-like蛋白(WASL),直接参与细胞骨架中肌动蛋白丝状分支的动态调控。本研究通过蛋白免疫印迹检测发现N-WASP表达于小鼠胚胎发育时期(E12.5~E18.5)的大脑皮层中,并且其表达水平随着发育逐渐降低。利用在体子宫内胚胎电转实验,结果发现过表达或者敲低N-WASP均会造成不同程度的大脑皮层神经元迁移障碍,说明N-WASP在大脑皮层神经元迁移中起到关键作用。N-WASP蛋白主要包含4个结构域：WH1、GBD、polyPro和VCA。为进一步研究N-WASP各结构域在神经元迁移中的调控功能,设计了一系列的显性负性突变实验。通过过表达结构域删除的N-WASP蛋白,发现ΔpolyPro、ΔVCA和ΔWH1均能造成神经元迁移障碍。但是,过表达不能结合Cdc42的N-WASP蛋白(H208D突变体)却不能造成明显的神经元迁移障碍。另外,单独过表达N-WASP的结构域polyPro或VCA能够造成神经元迁移障碍,而过表达WH1结构域却不能影响迁移。最后,通过过表达polyPro和VCA结构域同时删除的N-WASP (WH1-GBD),发现WH1-GBD结构域对神经元迁移没有明显影响。上述结果表明N-WASP蛋白主要是通过polyPro和VCA两个结构域调控大脑皮层神经元的迁移过程。     

神经元增殖与孤独症谱系障碍大脑过度生长

在患儿发育早期,某一亚类孤独症谱系障碍（autism spectrum disorders, ASDs）大脑呈过度生长趋势。研究发现,部分伴随有大脑过度增生的患者局部脑区神经元数目异常增多。进一步研究表明,神经元的增殖紊乱与局部脑区神经元数目异常增多密切相关。本综述从ASDs相关信号分子对神经元增殖的调控入手,归纳总结近年来基于神经元增殖调控异常的ASDs大脑过度增生的分子机制研究,为探究ASDs的发病机制提供一个重要的突破口。     

哺乳动物神经发育中的Par极性复合体

哺乳动物的神经发育过程极其复杂, 其形态结构和机能变化受到严格的调控。细胞极性是哺乳动物神经发生中最基本的特征之一, 在其调控因素中, Par极性复合体是研究最多的蛋白质。神经发育过程中Par蛋白的分布与量呈现动态变化, 影响细胞连接建立、细胞极性形成、神经突触发生及神经元迁移, 也影响到神经前体细胞的命运。文章主要从胚胎新皮层神经前体细胞及体外培养神经元角度, 总结了近年在Par极性蛋白的细胞内分布、机能及作用机制方面的研究进展。     

肾脏发育的分子调控机制

随着分子生物学技术的迅猛发展和广泛应用,参与肾脏发育过程的新基因相继被发现,肾脏发育过程中复杂的分子信号调控机制也得到进一步的研究,为阐明肾脏疾病的发病机制及从基因水平开展治疗提供了新的思路。文章对肾脏发育的3个阶段,即输尿管芽的发生和分支形成、生后肾原基的早期上皮性分化、肾小球血管球的发生和发育的分子信号调控研究进展进行了总结,主要涉及多种转录因子、生长因子及细胞因子,同时细胞外基质和黏附分子也参与其调控。     

植物叶绿体发育及调控研究进展

植物的光合作用几乎是所有生物生存和发展的物质基础。叶绿体是绿色植物进行光合作用的重要细胞器。尽管叶绿体发育及调控一直受到人们的关注,但其装备及调控的分子机制尚不完全清楚。该文对叶绿体装备过程、叶绿体发育调控及质体-细胞核反向信号的研究进展进行概述,以使人们从整体上认识叶绿体发育及调控机制。     

胶质细胞生长因子的研究进展

胶质细胞生长因子(glial growth factor,GGF)是neuregulin基因的产物。GGF与erbB受体的异二聚体或同二聚体结合,催化多肽链中的酪氨酸磷酸化,激活下游信号分子而发挥其生理作用。GGF及其受体在发育及成熟神经系统中广泛分布。GGF限定神经嵴细胞,使其向雪旺氏细胞分化,并在雷旺氏细胞发育过程中发挥重要作用。GGF能够刺激少突胶质细胞前体细胞、少突胶质细胞和星形胶质细胞增殖,抑制少突胶质细胞前体细胞分化成少突胶质细胞,抑制O-2A细胞分化成星形胶质细胞。GGF能够促进神经元沿着放射状的胶质细胞迁移,促进培养的视网膜神经元存活和突触生长。     

细胞迁移中微丝微管的变化及其信号转导通路研究进展

细胞迁移是一个多步骤协调的过程。在此过程中,细胞骨架蛋白微丝和微管的动态变化提供了细胞运动的主要动力。而迁移的过程又被多种信号分子组成的复杂的网络所调控。本文主要综述了细胞迁移中微丝和微管的变化以及调控此种变化的分子机制。     

LncRNA调控骨骼肌发育的分子机制及其在家养动物中的研究进展

骨骼肌是维持机体功能必不可少的组织,与家养动物的产肉率等重要经济性状密切相关。近年来,高通量测序鉴定了大量与骨骼肌生成相关的长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA),它们可作为调节因子在表观调控、转录调控以及转录后调控等多个层面调控基因表达。lncRNA通过靶向关键因子参与调控骨骼肌发育的各个环节,包括骨骼肌干细胞增殖、迁移、分化,成肌细胞增殖、分化、肌管融合,肌纤维肥大和纤维类型转换等过程。本文重点归纳了lncRNA在人和小鼠骨骼肌发育中的分子调控机制,介绍了lncRNA的研究方法,综述了lncRNA在家养动物骨骼肌发育中的研究进展,分析了目前家养动物lncRNA研究所面临的困难和挑战,最后展望了未来家养动物lncRNA研究的方向,以期为进一步阐明骨骼肌生长发育的分子调控机制提供参考。     

调控花发育的同源异型基因

对形态发生突变体进行遗传学和分子生物学分析,是揭示发育的分子调控机制的最有效的途径。最近,世界上若干开创性的研究小组正致力于用这种分子遗传学手段研究植物花发育的调控机制,并取得了令人瞩目的进展。