关于唐氏综合征细胞粘附分子在小鼠神经系统发育中的作用的研究

发布时间：2020-05-31 17:56

【摘要】：不论是对脊椎动物还是无脊椎动物来说,神经系统都堪称最复杂的系统之但目前对于神经网络的形成及其调节的具体机制还了解甚少。目前的研究表明,一些膜蛋白特别是细胞粘附分子家族成员参与到神经系统发育以及神经网络形成的调节过程中。唐氏综合征细胞粘附分子(Down Syndrome Cell Adhesion Molecule,DSCAM)编码的跨膜蛋白是免疫球蛋白超家族成员,属于细胞粘附分子家族。DSCAM的功能被认为与神经系统的发育密切相关。果蝇中的Dscam1基因通过选择性剪切可以产生数量众多的蛋白异构体,并通过嗜同型结合产生排斥效应,参与调节神经元轴突的分枝,树突的自我回避以及胞体的“马赛克”分布。脊椎动物DSCAM除介导嗜同型排斥外,还可介导嗜同型粘附和吸引。在脊椎动物中,还发现DSCAM具有嗜异型结合的特性。在鸡胚和小鼠胚胎发育中,DSCAM能够与DCC相互作用,共同参与介导了由netrin-1引起的轴突导向及联合纤维的跨中线转向行为。但DSCAM蛋白发挥生物学功能的具体机制及其信号通路仍需要进一步研究。在第一部分工作中,我们发现在3周龄时,与同窝野生型(Wild-type,Wt)小鼠相比,Dscamdell7突变纯合(Homozygous Dscam mutant,Hm)小鼠发育较为迟滞。2月龄时,Hm表现出行走姿势的改变。转棒实验结果显示,Hm小鼠奔跑的持续时间(n=10,28.30s±5.54)与Wt小鼠(n=6,115.70s±23.33)和Dscamdell7突变杂合(Heterozygous Dscam mutant,Het)小鼠(n=5,132.00 s±24.39)相比显著缩短。Hm小鼠掉落时转棒的速度(n=6,14.73 rpm±2.22)与Wt(n=6,33.67 rpm±2.21)和Het小鼠(n=5.35.59 rpm±2.16)掉落时转棒的转速相比也显著减慢。经过训练,Wt小鼠奔跑的持续时间显著延长(n=4,首次：84.50 s±23.29,第八次：188.80 s±29.59),而Het小鼠(n=5,首次：111.80 s±30.08,第八次：187.60 s±23.42)和Hm小鼠则无显著差异(n=3,首次：8.00 s±2.89,第八次：18.33 s±10.87)。在第二部分工作中,我们发现在2月龄时,Hm小鼠大脑与同窝Wt小鼠和Het小鼠相比,出现皮层的塌陷。塌陷部位和程度在Hm小鼠中存在个体差异。统计结果显示,Hm小鼠脑室体积较Wt小鼠(P0.05)和Het小鼠显著增大(P0.05),Hm小鼠脑室容积与整个大脑体积的百分比也较Wt(P0.05)和Het小鼠显著升高(P0.05)。Hm小鼠脑室的扩张还严重影响了大脑皮层,胼胝体,纹状体和海马的发育。不同脑区的大脑皮层(Cg/RS:P0.001,M:p0.001,S:P0.01)和胼胝体的联合纤维(Cg/RS:P0.001,M:P0.001,S:P0.01)较Wt小鼠均显著变薄。本论文通过实验发现Dscamdell7突变小鼠存在运动能力的下降,运动学习记忆能力的受损,以及脑室显著扩张,脑内结构发育缺陷等表型。初步探索了Dscam基因在小鼠神经系统发育及大脑结构发育中的作用。并提示Dscam基因可能是一个与脑积水发病机制相关的新基因,为脑积水发病机制的研究提供了新的模型小鼠,也为脑积水的研究提供了新的思路。
【图文】：

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医学院硕卜学位论文D、，a。浏，一突变对小鼠运动协调和平衡以及运动学习i己忆l代小鼠达到3周龄!}寸，剪取小鼠尾部尖端，提取DNA后，川PCJ击囚对口鉴定。代小鼠达到2月龄时，在同窝仔小鼠内基因型为Het雄性小鼠和进行自交配，可得到FZ代C57和BALB混合背景的小鼠。Z代小鼠达到3周龄时，剪取小鼠尾部尖端，提取DNA后，用PC基因型鉴定。基因型鉴定结果，在F2代同窝仔小鼠内，挑取Hm小鼠为实验et小鼠做为对照组进行相关实验。Het(C57)Wt(BALB)

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翻译的阅读框移位，使RNA聚合酶在突变位点后翻译10个错误的氨基酸后即遭遇终止子，造成对mRNA的翻译提前终止。山此产生的DSCAM蛋白在第二个FN川结构域后被截断(图2一2)。同时大脑中DSCAM的mRNA水平也由于移码突变和翻译提前终止而下降了70%[3’]。综合以上两个因素，Dsc“mdel，7突变小鼠是一个亚等效基因突变体，其结果是DSCAM蛋白的表达量的下降以及Dscam蛋白结构的改变，因此，可以用来进行DSCAM蛋白在体功能的研究。用PCR对小鼠基因型进行鉴定(图2一3)，，结果显示野生型(wt)小鼠含有一条17obp的带(通道l)，Dsean;del，夕突变纯合子(Hm)小鼠含有一条 133bp的带(通道3)
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R725.9

【参考文献】