内质网分子伴侣与小鼠脑发育的关系

发布时间：2020-03-21 23:51

【摘要】： 目的胚胎时期是多细胞生物个体发育过程中的一个重要阶段，这一时期的胚胎易受外界不利环境因素的影响。应激反应是生物体对抗外界不利环境因素的一种重要的保护性反应，在这个反应过程中细胞内产生大量的热休克蛋白(Heat Shock Proteins HSPs)，它们具有抵御损伤，保护细胞的作用。研究表明，即使在非应激状态下，细胞内仍有HSPs的表达，因此有关热休克蛋白在胚胎发育过程中的作用早就为人们所关注。Marie-Therese.Loones, Sandra M.Dsouza分别研究了热休克蛋白在小鼠胚胎期和出生后的神经系统发育过程中的分布情况，推测HSPs在神经发育过程中可能与神经细胞的分化、迁移以及神经细胞内的信号转导和蛋白质的运输有关。葡萄糖调节蛋白78、94(Glucose-regulated protein78、94 GRP78、GRP94)是应激蛋白，它们与热休克蛋白HSP70、HSP90有很高的同源性。同时他们又是分布在内质网(Endoplasmic Reticulum ER)腔内的分子伴侣，具有弱的ATP酶活性，与ATP结合后可以协助新生蛋白质的转位、折叠以及寡聚蛋白的组装。多细胞生物体发育的实质是基因的选择表达性，，表达蛋白的成熟则有赖于分子伴侣的协助。有研究表明GRP78在生物体发育过程出现在受精卵两个细胞阶段，并且在胚泡中已有较高的表达水平。近期的研究也提示了GRP78、GRP94在胚胎鼠心肌细胞的分化与心脏器官形成的过程中发挥了重要的作用。但有关内质网分子伴侣GRP78、GRP94在脑发育过程中的作用迄今尚不清楚。本文从神经发育的角度研究了内质网分子伴侣GRP78、GRP94与小鼠脑发育的关系，探讨了内质网分子伴侣GRP78、GRP94在此过程中的生物学意义。方法 1．RT-PCR方法检测发育不同时期小鼠胚胎脑组织中GRP78、GRP94 mRNA表达情况 2．Northern-blot方法检测E16.5天小鼠胚胎脑组织中GRP78 mRNA表达情况 3.蛋白质免疫印迹Westem一blot检测发育不同时期及EI 6 .5天小鼠胚胎脑组织不同部位GRP78、GR卯4蛋白表达情况。 4.免疫组织化学(SP法)检测GRF78、GR砰辫在小鼠发育不同阶段的脑组织中的表达和定位分布情况。 5.原代培养E16.5天的小鼠全脑组织，用tunicamycin诱导UPR，用RT 一PCR及蛋白质免疫印迹方法检测原代培养组织中GRP78、GR印4的mR- NA及蛋白质表达情况。结果 1.小鼠脑发育过程中分子伴侣G刊阶8、G刊四4的表达呈现出时间顺序性，而且二者的表达模式不同:GR即8胚胎早期表达较高，胚胎发育末期逐渐下降，出生后逐渐升高，至生后一周时达到成年鼠的水平，而‘GR即4在发育的早期表达水平较低，发育中期逐渐升高，出生时达到高峰，出生后一直维持在较高的水平。这表明分子伴侣GR种8、GR即4在发育过程中具有不同的作用，而且在同一发育时期里，其表达水平的差异性提示了在生物体内存在某种机制来调节在特定发育时期里不同分子伴侣的表达。 2.小鼠脑发育过程中GRP78、GR即4在空间上的表达模式也不相同。在小鼠脑发育过程中GR功8的表达呈现出空间差异性，呈现出一种空间上的浓度梯度分布:从端脑到后脑其蛋白和mRNA的表达水平逐渐降低，而 GRF94的表达不表现这种差异性，在不同脑组织区域中无明显变化。这说明GRp78可能是脑发育过程中的一个位置信息因子，参与了脑发育早期的形态建立过程。同时也说明在发育过程中，GR即8、G刊四4在不同区域脑组织内发挥的作用也不尽相同。 3.在小鼠发育的整个过程中GR种8、GR即4 mRNA和蛋白的表达水平始终成正相相关，说明二者的表达调控发生在转录水平，而GR]内8、G刊四4 表达模式的不同则说明在小鼠脑发育过程中存在不同的信号通路来调控二者的表达。 4.形态学研究的结果发现在小鼠脑发育的整个过程中，GR]阶8与 GRP94的蛋白分布基本相同，主要在大的神经细胞的细胞质中，并且在神经细胞内出现的时间明显早于神经胶质细胞。神经细胞的分布情况符合中枢神经系统发生于干细胞的观点，即神经元和神经胶质细胞来源于共同的干细胞，在组织发生上先产生神经元，当神经元产生结束后干细胞开始分化为神经胶质细胞。 5.体外加人UPR诱导剂tunicamycin后，原代培养的小鼠脑组织 GRf口8、GR即4 mRNA和蛋白表达水平均增高，而且GRP78与GR即4的变化趋势一致，这种变化情况不同于体内的研究结果，提示UPR通路对 GR脚8和GR即4具有相同的调节作用，但在体内还存在尚未被认识的调控内质网分子伴侣表达的信号通路，致使在脑发育过程中GRp，8、GR矜4的表达变化趋势不一致。结论 1 .GRP口8在小鼠脑发育过程中的表达模式具有时空性，并且在空间上呈浓度梯度分布，推测可能是脑发育过程中一个位置信息因子。 2.GR即4在小鼠脑发育过程中的表达模式具有时间顺序性而不具有空间顺序性。 3.GR脚8、GR即4在脑发育过程中的不同表达模式提示存在尚未被认识的与UPR机制不同的内质网分子伴侣表达调控机制。
【学位授予单位】：中国医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：Q51

【参考文献】