SrGAP家族分子调控树突发育和神经元分化的功能研究

作     者：马跃 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：金卫林

授予年度：2012年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071006[理学-神经生物学] 

主      题：srGAP F-BAR结构域 RhoGAP结构域 树突发育 神经元分化 

摘      要：SrGAPs（Slit-Robo GTPase-activating proteins）是Slit-Robo下游信号通路中的一组重要的分子。SrGAP家族分子主要由srGAP1，srGAP2和srGAP3组成。研究表明它们参与调节神经元发育，并且与一些神经系统疾病如智力发育障碍、精神分裂症以及癫痫的发生相关。但是，srGAP分子控制神经发育和影响脑功能的分子机理还缺乏足够的研究。在中枢神经系统中，srGAP1、srGAP2和srGAP3在大脑皮层发育过程有相似的动态表达模式，并且在成年哺乳动物神经发生区域侧脑室下区和海马齿状回颗粒细胞下层有大量分布。本研究主要集中于调节树突发育过程及神经元分化中srGAP分子所起的作用。 SrGAP家族成员具有结构和功能上的同源性，并且可能存在基因表达上的补偿效应。为了研究srGAP整个家族对于树突发育的影响，我们将分别靶向srGAP1、srGAP2和srGAP3的shRNA串联起来构建了一种可以同时下调三种分子的串联shRNA慢病毒干扰载体，通过包装慢病毒感染神经元细胞发现下调srGAP家族3个成员后，可以显著促进树突的树状分支。 我们之前的研究发现，在小鼠成神经细胞瘤Neuro2A中主要表达srGAP2和srGAP3分子。Neuro2A细胞中srGAP3可以负调控丙戊酸（VPA）诱导的神经元分化，这是依赖Rac1活性的。我们证实三个家族成员间可以通过F-BAR结构域形成同源或异源的二聚体，同时RhoGAP pull-down实验证实srGAP1和srGAP3对于GTP结合的Rac1具有选择性的水解活性而srGAP2的RhoGAP结构域却没有这种活性。在Neuro2A中，过表达外源的srGAP1和srGAP2都能够抑制VPA诱导的神经元突起的起始和生长。而过表达srGAP1和srGAP2的RhoGAP失活突变体srGAP1R542A和srGAP2R527A也可以对神经元分化显示出明显的抑制效果，这点与之前研究过表达srGAP3的RhoGAP失活突变体srGAP3R542A不影响神经分化的结果不同。另外我们发现下调内源表达的srGAP2分子后不会促进VPA诱导的神经元分化，而同时下调srGAP2和srGAP3则会促进分化，下调srGAP3同时过表达srGAP2不会抑制神经元分化，这说明过表达srGAP2对于神经元分化的抑制作用可能是通过与srGAP3相互作用实现的。 我们通过表达Slit-Robo相互作用的拮抗剂Robo1-Fc和Robo1-ecto-Tm发现与下调srGAP3后的表型一致，说明srGAP3分子可能参与Slit-Robo信号通路调控神经元分化。 上述结果表明，srGAP家族分子可以调控神经元树突的分支发育，并且srGAP1、srGAP2和srGAP3可以通过相互作用协同调节神经元分化。