自闭症致病基因shank在果蝇神经突触的功能解析

发布时间：2017-08-22 19:37

  本文关键词：自闭症致病基因shank在果蝇神经突触的功能解析

  更多相关文章： Shank 自闭症(ASD) 神经肌肉接头(NMJ) 突触后致密区(PSD)

【摘要】：最近的研究发现,很多自闭症、智障、精神分裂症以及阿尔兹海默症病人的基因组内都存在shank的突变。Shank最初是在1998年被鉴定出来的,其家族成员包括Shank1、 Shank2、Shank3。这三种蛋白在人类大脑中均有广泛表达,包括在具有高级认知功能区域的皮质和海马回中。在系统进化过程中,从低等的线虫到高等哺乳动物均存在该基因的同源基因,且其功能结构域高度保守,说明该基因在动物进化过程中具有非常重要和保守的功能。Shank作为突触后信号通路的核心蛋白,对突触后致密区的形成和调控发挥着不可或缺的作用。Shank相关信号通路的破坏会导致突触发育异常,神经环路中的兴奋和抑制作用失去平衡。目前对其致病机理了解极少,深入的研究其基因功能,将会为靶向治疗相关疾病提供科学依据。由于果蝇基因组中仅有一个shank,且果蝇是一个研究神经系统功能的理想系统,因此,本论文以果蝇作为模式生物,利用分子、细胞、遗传、发育等多学科实验手段,研究Shank在神经系统内的功能和致病机理。我们构建了多株shank突变体,并制备了特异性良好的Shank兔源多克隆抗体。利用这些工具,我们描述了Shank在果蝇神经系统中的定位分布,并发现shank无功能突变会导致果蝇行为学障碍,而shank移码突变会导致果蝇神经肌肉接头结构异常。这些结果表明,Shank对于果蝇神经发育和正常功能尤为重要的。针对Shank无功能突变体未在神经肌肉接头处观察到明显表型这一现象,结合相关实验数据,推测Shank移码突变体是获得性功能突变体,这与Durand等在人类疾病模型中的发现极其相似。最后,免疫组化及电镜等实验显示,在shank突变体中突触后致密区明显变宽,且突触后网状组织发育明显异常。这些实验结果都说明Shank在果蝇神经系统发育过程中起到非常重要的作用。
【关键词】：Shank 自闭症(ASD) 神经肌肉接头(NMJ) 突触后致密区(PSD)
【学位授予单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R749
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-37
• 1.1 自闭症谱系障碍(ASD)概述11-14
• 1.1.1 自闭症研究背景11-12
• 1.1.2 自闭症的致病基因研究12-14
• 1.2 Shank蛋白及其致病机制的研究14-26
• 1.2.1 Shank相关神经退行性疾病15-19
• 1.2.2 Shank蛋白结构及生理功能19-21
• 1.2.3 Shank在突触后的互作蛋白21-25
• 1.2.4 Shank在突触后PSD中对骨架蛋白的动态调节作用25-26
• 1.3 用果蝇模型来研究ASD26-35
• 1.3.1 果蝇模型介绍26-30
• 1.3.2 果蝇模型中Shank蛋白的保守性30
• 1.3.3 果蝇的神经肌肉突触(Neuromuscular Junction,NMJ)30-35
• 1.4 支架蛋白和骨架蛋白在突触后致密区(PSD)功能作用35
• 1.5 Na~+-K~+ ATPase的生理功能及其与精神疾病的关系35-36
• 1.6 本研究的目的和意义36-37
• 第2章 材料与方法37-44
• 2.1 本研究所用果蝇品系37-38
• 2.2 本研究所用抗体列表38-40
• 2.3 Western blotting检测Shank和其相关蛋白40-41
• 2.3.1 试剂40
• 2.3.2 制备SDS-PAGE电泳样品40
• 2.3.3 SDS-PAGE电泳40
• 2.3.4 电转膜40
• 2.3.5 显影40-41
• 2.4 果蝇幼虫肌肉免疫组织化学染色41-43
• 2.4.1 果蝇三龄幼虫解剖41-42
• 2.4.2 免疫荧光染色、图片采集和分析42-43
• 2.5 CoIP检测果蝇大脑中Shank互作蛋白43-44
• 第3章 实验结果44-57
• 3.1 shank突变体检测和抗体制备44-47
• 3.1.1 shank突变体筛选和检测45-46
• 3.1.2 Shank抗体制备46-47
• 3.2 Shank在果蝇不同组织内的表达量47
• 3.3 Shank在果蝇NMJ中的表达分布47-48
• 3.4 Shank与WAVE和Nervanal存在蛋白水平上的互作48-49
• 3.5 shank突变影响NMJ后相关蛋白的表达水平49-51
• 3.6 shank移码突变体749在NMJ存在隐性获得性功能51-52
• 3.7 shank突变使突触后膜PSD区域变宽且对谷氨酸受体造成影响52-54
• 3.8 突触前外源过表达Shank可以部分挽救shank~(749)和shank~(83828/7130)的异常表型54-56
• 3.9 结论56-57
• 第4章 讨论57-61
• 4.1 Shank在果蝇NMJ前膜定位的可能机制57-59
• 4.2 Shank与α-spectrin、β-spectrin以及Nervana1蛋白之间可能存在的分子机制59-61
• 参考文献61-69
• 致谢69

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本文编号：721055