Cpne5在神经元放射状迁移过程中的作用及机制研究

Cpne5 is a new neurodevelopment related protein that mainly expressed in the developing brain with no exact functions identified yet. Recently, our results demonstrated that inhibiting Cpne5 expression would significantly increase the number of neuron migrating to the cortex surface, and overexpressed Cpne5 protein could significantly decrease the number of neuron migrating to the cortex surface. Additionally, changing Cpne5 expression can change the neuronal morphology, and overexpressed Cpne5 can co-localize with MRCK in Hela cells. These results indicates that, Cpne5 may regulate the neuronal migration by affect cytoskeleton rearrangement. Thus, using Cpne5 knock out model, we plan to verify the role of Cpne5 in the radial neuronal migration and investigate the molecular mechanism of this process. The results of this project will help to study new mechanism of developmental brain disease caused by abnormal neuronal migration.

Cpne5是个新的神经发育相关蛋白，主要表达于发育中的脑组织，其生物学功能尚不明确。我们近期研究表明：1)敲低皮层室区细胞Cpne5表达能显著促进新生神经元的放射状迁移，而过表达Cpne5能显著抑制神经元的放射状迁移；2）改变Cpne5表达能显著改变神经细胞形态；3）共定位结果显示Cpne5可能与细胞骨架调节分子MRCK相互作用。上述结果提示Cpne5可能通过与MRCK相互作用而影响细胞骨架的重排，从而在神经元放射状迁移过程中发挥负调控作用。因此，本研究旨在1:利用基因敲除小鼠验证Cpne5在神经元放射状迁移过程中的负调控作用；2:明确Cpne5负调控作用的发挥是否依赖MRCK介导的细胞骨架重排。本研究的结果有可能为神经元迁移异常导致的发育性脑病研究提供新的线索。

Cpne5是钙离子依赖的磷脂结合蛋白，我们前期原位杂交和免疫染色结果表明， Cpne5在小鼠胚胎发育期主要表达在室区（ventricular zone）的神经前体细胞和新生神经元中。因此，在该项目的资助下，我们对Cpne5在小鼠大脑皮层神经元放射状迁移过程中的作用及Cpne5缺失对脑高级功能的影响进行了分析。一、我们建立了子宫内胚胎脑电转技术，研究CPNE5过表达和抑表达对脑室区神经元的发育影响，结果表明，敲低室区Cpne5表达显著促进神经细胞迁移，而过表达Cpne5显著抑制神经细胞迁移，提示Cpne5在神经元放射状迁移过程中发挥负调控作用。二，我们研究了Cpne5与钙离子的相互作用，结果表明过表达Cpne5能降低胞内钙离子浓度，而升高胞内钙离子浓度会导致Cpne5表达下调，提示Cpne5可能通过与钙离子相互作用而调控神经元迁移。三、建立了新生小鼠脑组织电转技术，为研究Cpne5在新生脑皮层发育过程中的作用提供了有力工具。四、我们成功建立了Cpne5小鼠敲除模型，并利用该模型分析了Cpne5基因敲除对脑发育和脑高级功能的影响。结果表明，Cpne5 基因敲除不影响动物整体和脑组织形态结构。行为学分析发现，Cpne5基因敲除小鼠的体重和摄食，自发活动和学习记忆能力没有显著改变，但高架十字迷宫测试表明Cpne5基因敲除小鼠焦虑水平显著降低，表明Cpne5可能在焦虑症发生过程中发挥重要调控作用。