Neuritin调制细胞膜IA钾通道亚单位Kv1.1和Kv4.2表达的机制和功能意义研究

虽然可塑性相关候选基因15即cpg15产物Neuritin作为新的神经营养因子正受到关注，但已有的研究主要集中于cpg15基因的表达形式和调控，及其过度表达后的生物效应，关于Neuritin本身的作用机制及其具有的GPI结构在功能作用发挥中的作用等重要问题涉及很少。本项目在已有的Neuritin调节小脑颗粒细胞膜IA钾通道电流和增加IA通道功能亚单位Kv1.1和Kv4.3表达的实验基础上，采用颗粒细胞神经元和稳转Kv1.1/Kv4.3的HEK-293细胞模型，应用膜片钳电流记录、分子生物学等多种技术手段，通过Neuritin调控细胞膜钾通道亚单位表达机制及其对神经元发育迁移影响的研究，进行Neuritin作用的信号转导通路、Neuritin的GPI-锚定结构在其功能发挥中的作用机制及其与膜脂筏的关系等研究。获得的原创性研究结果将阐明Neuritin研究中尚存在的一些关键科学问题。

Neuritin （CPG15）是一种新近发现的、与神经可塑性相关的神经营养因子，能促进轴突的轴心以及树突的生长和突触的成熟，调节突触环路的形成。除了在神经系统（脑）表达以外，neuritin在肝组织有中度的表达，在心、肺、卵巢也有一定程度的表达。Neuritin还作为神经活动和神经营养素共同作用的下游因子，促进神经元分化和保护运动神经元等。然而，虽然 neuritin的神经发育和神经元保护的作用有不少的报道，但它的作用机制包括是否涉及受体、可能通过哪些信号转导通路等，迄今都缺乏深入研究。对突触发育和可塑性有关的电压门控离子通道是否有调节作用，也鲜为人知。本课题采用大鼠小脑颗粒细胞神经元和HeLa细胞模型，应用膜片钳电流记录、分子生物学等多种研究手段，研究了Neuritin对神经细胞电压门控钾通道表达调节作用及其机制。研究结果发现，neuritin 显著地、时间和浓度依赖性地增加大鼠小脑颗粒细胞神经元 IA 钾通道电流密度，但并不改变IA通道电压依赖的稳态激活和失活特性。Western印迹和定量PCR结果表明，neuritin增加神经元IA电流密度是通过提高Kv4.2亚单位的表达增加。应用ERK或mTOR信号通路的相应阻断剂和蛋白磷酸化观测实验显示，neuritin引起的IA密度和Kv4.2表达增加通过ERK或mTOR信号通路。已知ERK和mTOR信号通路介导了胰岛素受体激活的作用，我们因此应用胰岛素受体和IGF-1受体拮抗剂以及表达胰岛素受体的HeLa细胞，探讨了胰岛素受体是否介导了neuritin调节神经元IA密度和Kv4.2蛋白表达作用。实验结果表明，胰岛素受体，但不是IGF-1受体，介导了neuritin 的作用。此外，我们还研究了neuritin是如何促进Kv4.2基因的转录增加的机理。已有文献报道NFATc4能够在心肌细胞上实现对Kv4.2的转录调节，我们应用从美国爱因斯坦医学院Chi-wing Chow教授实验室引进的NFATc4-/-小鼠，研究NFATc4是否直接介导neuritin上调Kv4.2转录的的转录因子。获得的初步实验结果表明，neuritin能够激活NFATc4，继而实现它对Kv4.2的调节。深入研究还在进行中。