RPTPλ在中脑多巴胺神经元发育和环路建立中的作用和机制

Mesodiencephalic dopaminergic (mDA) neurons play essential roles in the regulation of voluntary movements, rewarding behavior and emotion in the central nervous system. Since different circuits that connect the mDA neurons and the forebrain mediate different physiology, the mechanisms that regulate the establishment of mDA circuits, synaptogenesis and stabilization in the development are important problems remained to be resolved. RPTPλ is a kind of Receptor Ptotein Tyrosine Phosphotases (RPTPs) expressed specifically in the mDA neurons. It's also the downstream target gene of transcriptional factor Nurr1, which is required for the establishment of mDA circuits and maintenance of neurotransmitter phenotype. Therefore, RPTPλ is very likely to play important roles in the development of mDA neurons and establishment of mDA circuits. We plan to use RPTPλ conditional knockout mice to study the effect of deletion of RPTPλ expression on the mDA development and functions. This study will help to reveal the new molecular mechanisms regulating the differentiation of mDA neurons and the establishment of mDA circuits, and also provide the insight for understanding the mechanism of related neurodegenerative disease.

中脑多巴胺能（mDA）神经元在中枢神经系统中具有重要的生理功能，如调控运动、奖赏行为和情绪等，而这些功能是通过mDA神经元与前脑多个区域建立的不同环路实现的。发育过程中调控mDA神经元自身的发育以及相关环路建立、突触形成和稳定的分子机制仍待深入研究。RPTPλ是一种在mDA神经元特异表达的受体型酪氨酸磷酸化酶（RPTPs），同时是调控mDA神经元环路形成和递质表型维持的重要转录因子Nurr1的下游靶基因，因此很可能在mDA神经元发育及其环路建立中发挥重要作用。我们拟用RPTPλ的条件性基因敲除小鼠模型，研究在mDA神经元特异敲除RPTPλ后对上述构成的影响。本研究结果对深入认识mDA神经元发育分化及其环路形成的分子机制，以及为探讨相关的神经退行性疾病发生机制提供帮助。

RPTPλ作为一种在中脑多巴胺能（mDA）神经元特异表达的受体型酪氨酸磷酸化酶（RPTPs），它对分裂后mDA神经元发育的作用目前还是未知的。我们制备了RPTPλ floxed小鼠，与酪氨酸羟化酶TH-Cre转基因小鼠交配，获得了在分裂后的mDA神经元中特异性敲除RPTPλ的条件性基因敲除（CKO）小鼠。我们发现，在RPTPλ CKO小鼠黑质致密部（SNc）和腹侧被盖区（VTA）mDA神经元胞体和胞核的大小与野生型相比显著减小。然而，中脑mDA神经元中TH免疫反应强度和mDA神经元向纹状体投射的TH+神经纤维的密度与野生型相比没有明显改变。并且，免疫荧光显示Nurr1、Pitx3和Vmat2在CKO 小鼠mDA神经元的表达也是正常的，它们的染色同样也显示mDA神经元胞体和胞核的减小。综上所述，我们的研究发现RPTPλ对分裂后mDA神经元大小的发育有调控作用。. 另外，我们还发现恶性胶质瘤中表达全长型的RPTPλ蛋白和许多非全长的RPTPλ蛋白亚型，其中130kDa的RPTPλ亚型主要定位于细胞核。在病人胶质瘤组织中，全长型RPTPλ的表达水平与肿瘤恶性程度呈负相关，而130kDa亚型表达水平与肿瘤恶性程度呈正相关，提示RPTPλ蛋白全长可能有抑癌作用，而某些非全长型可能有促癌作用。利用RNA干扰敲减人或大鼠胶质母细胞瘤细胞内源性RPTPλ的表达，可以抑制这些细胞在体外的增殖、存活和迁移以及胶质瘤在颅内的生长，进一步支持了RPTPλ蛋白在胶质瘤中的促癌作用。并且分子机制研究发现RPTPλ蛋白的促癌作用是通过β-catenin和黏着斑信号通路实现的。