Cotl1在小鼠大脑皮层发育过程中的功能研究

发布时间：2020-03-19 05:55

【摘要】：神经元的增殖、分化以及神经元迁移到达皮层正确位置,最终形成大脑皮层高度有序的六层结构。神经元的迁移需要细胞骨架的重塑调节以及细胞间粘附作用,神经元迁移异常会引起大脑发育畸形并可导致各种神经性疾病,如:老年性痴呆症、癫痫、自闭症等。参与细胞骨架重塑过程的肌动蛋白纤维(actin filaments,F-actin),能够维持细胞骨架的稳定性。而作为肌动蛋白解聚因子家族成员之一的Cotl1(Coactosin-like protein-1),主要与丝切蛋白竞争性结合肌动蛋白纤维。新的研究表明,丝切蛋白能够切割肌动蛋白纤维产生新的纤维末端,从而使肌动蛋白纤维可以延伸。因此,丝切蛋白参与维持细胞骨架的动态重构,指导细胞迁移,对大脑皮层的发育起着重要作用。但目前对Cotl1在维持细胞骨架稳定性以及细胞运动方面的研究较少,更没有关于Cotl1对大脑发育过程中神经元的迁移的研究。因此,为了探究Cotl1对大脑皮层发育的影响,本实验通过构建Cotl1超表达载体、功能位点突变载体,借助子宫内电击转染及免疫荧光染色技术研究了Cotl1在神经元的迁移、迁移过程中单个神经元形态的变化以及细胞的增殖分化方面的作用。主要结果如下:1.本实验成功克隆了Cotl1基因,在mRNA水平检测到该基因能够在胚胎小鼠大脑皮层表达;2.成功构建了Cotl1超表达载体:pCAG-Cotl1-myc,运用子宫内电击转染技术研究了该基因对大脑皮层神经元迁移的影响。发现在胚胎发育的早期,超表达Cotl1能以剂量依赖的方式抑制神经元的迁移;在胚胎发育的晚期,超表达Cotl1神经元的顶突起显著增长,神经元的迁移速度受到抑制;3.利用子宫内电击转染技术和BrdU标记技术,研究超表达Cotl1对神经元增殖及分化的影响,发现超表达Cotl1对神经元的增殖及最终分化为神经元的能力并没有显著的变化;4.本实验成功构建了Cotl1的功能突变载体pCAG-Cotl1-ABM-myc,结合子宫内电击转染技术研究突变载体对神经元迁移的影响,发现超表达Cotl-ABM,神经元的迁移及神经元的形态都恢复到正常状态,证明该位点即是Cotl1的功能性位点。以上结果表明,超表达Cotl1抑制神经元的迁移速度但对大脑皮层神经元的增殖及分化并没有显著影响,73位赖氨酸及75位精氨酸在神经元迁移过程中起重要作用。为研究神经系统疾病提供一定的理论依据。
【图文】：

毛状,蛋白

Cotl1 主要依靠 75 位赖氨酸与肌动蛋白纤维（actin filaments，F精氨酸的补偿结合作用。因此，Cotl1 对调节细胞骨架的稳定起重新的热点。发现，德国科学家 de Hostos 和他的同事使用 5-脂氧化酶作为诱饵在盘到 17kDa 的毛状蛋白（coactosin-like-1, Cotl1），体外实验研究发粘性的情况下能够与肌动蛋白纤维（actin filaments，F-actin）结合随后，科学家在人类，鼠，果蝇以及禽类中都有发现 Cotl1 的表达在哺乳动物中该蛋白也叫作 CLP（coactosin-like protein）。瑞典与德国科学家通过 Northern-blot 分析得到，毛状蛋白广泛表达肝脏、胰腺、周边白细胞以及骨骼、胸腺中都有所表达 (Provost etrovost 等人还发现其在心脏中的长度大约为 1.4kb，表明在体内存 al. 2001b)。

同源序列,蛋白结构,家族,蛋白

与肌动蛋白结合蛋白 Cot 高度一致(de Hostos et al. 1993)。ADF-H 家族分为DF/丝切蛋白（Cofilin），毛状蛋白（Cotl1），twinfilins（TWFs），胶质细胞突变MFs）以及 drebrin/Abp1，不同家族成员的结构与生物学功能如图所示（图 1-2族有单个 ADF-H 区域，该类包括 ADF，丝切蛋白，毛状蛋白，解聚蛋白，载等多种蛋白，该种类的 ADF 家族能够保护蛋白与肌动蛋白单体的相互作用(Mrubin, 1995; Theriot 1997)。ADF/cofilin 家族的蛋白先后在酵母(Iida et al. 19n et al. 1993)，果蝇(Edwards et al. 1994)，，盘基网柄菌(Aizawa et al. 1995)以及植t al. 1993)中发现，这些发现表明所有的原核细胞至少能够表达该家族的一种蛋 ADF 家族中，毛状蛋白与 drebrin/Abp1s 具有最高的同源序列，在与肌动蛋白用方面与丝切蛋白的功能相似但不具有丝切蛋白的切割作用。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R741

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