神经胶质细胞成熟因子-β(GMFB)与接触蛋白(CNTN-1)的结合及其对神经再生的研究

The glial cell maturation factor β (GMB) is highly conserved among species, but the function is unclear. Our previous study found that the GMFB knockdown in zebrafish would reduceits motor function, and the radial glial cells (neural stem cells) become thick, short, disorder and lack of direction.The ability of nerve regeneration in GMFB knockdown zebrafishdecreased post mechanical damage, GMFB knockout inhibited thetransformation of radial glial cells from type I to type II. The immunoprecipitation and mass spectrometry analysis showed that GMFB co-precipitated with contact protein-1 (CNTN-1), actin and tubulin, so we speculated that GMFB might regulate the cytoskeleton, especially the formation of neural microtubules through CNTN-1and then affectedthe nerveregeneration. In this study, the direct evidence of GMFB binding to CNTN-1 will be provided by the yeast two-hybrid system, and the proteinbinding region of GMFB and CNTN-1 will be found by pull down technique. Our hypothesiswill be confirmed by inhibitingthe combinationof GMFB and CNTN-1 with designed Interferepeptide. These results will clarify theGMFB function, and provide the potential mechanism analysis for nerve regeneration in zebrafish and the lack of nerve regeneration in mammals .

神经胶质细胞成熟因子β(GMFB)在物种间高度保守，但功能不清，前期研究发现，敲除GMFB后，斑马鱼运动功能减弱，其放射状胶质细胞（神经干细胞）纤维丝变粗、短、排列无序、缺乏方向性，机械损伤后，斑马鱼神经再生能力降低，其机理为GMFB的敲除抑制了放射状神经胶质细胞I 型向II型的转化。进一步采用免疫共沉淀和质谱分析发现，GMFB与接触蛋白-1(CNTN-1)，actin，tubulin一起共沉淀，因此我们推测GMFB通过与CNTN-1结合调控细胞骨架，特别是神经微管的形成，进而影响了神经的再生。本课题将通过酵母双杂交系统，提供GMFB与CNTN-1结合的直接证据，通过pull down技术寻找GMFB蛋白与CNTN-1蛋白的结合区域，并合成结合区域的干扰肽，抑制这种结合，以证实我们的推测，这些结果将明确GMFB的功能，为斑马鱼神经再生功能的研究，也为哺乳动物缺乏神经再生能力的研究提供思路。

哺乳动物中枢神经系统损伤后自身修复和再生能力差，其中一个很重要的原因就是胶质细胞增生所导致的胶质瘢痕的形成。GMFB是GMF家族的主要一员， GMF家族存在于斑马鱼、鼠及人类中，在物种间高度保守。国内研究中发现GMFB可以促进神经细胞生长分化，敲除GMFB基因后，小鼠的运动功能受损，以及在低温脑损伤、乙醇损伤后，GMFB在脑星形胶质细胞中表达上调。在本研究中，我们想探讨GMFB通过何种机制促进神经再生过程，希望为哺乳动物神经再生的机理研究提供基础。.为了研究GMFB与神经再生的关系，首先研究了GMFB 在小鼠斑马鱼发育中的表达情况，尤其是脑内的分布情况，发现GMFB主要在成年斑马鱼端脑增殖活跃区域即端脑背外侧和中缝区表达，斑马鱼GMFB基因敲除后，其端脑针刺损伤后的愈合时间延后，放射状神经胶质细胞神经再生功能降低。并且我们发现敲除GMFB可抑制放射状神经胶质细胞I型细胞向II型细胞的转化。.这些结果提示在维持斑马鱼的神经再生的分子机制中，GMFB是必不可少的。而且我们也发现，敲除GMFB基因可导致斑马鱼脑内的放射状胶质细胞的纤维丝变得稀疏、变短、排列无序、明显缺乏方向性。我们推测GMFB可能通过对细胞骨架的调控，改变了放射状胶质细胞纤维丝的数量、形态与方向,进而影响了神经干细胞的分化，致使其神经再生功能降低。此外，已有文献表明，CNTN-1主要功能有：促进神经轴突的生长，影响神经元纤维方向等功能。为验证GMFB与细胞骨架的作用是否通过CNTN-1，我们首先发现GMFB与CNTN-1之间不存在直接的相互作用。但CNTN-1可以增加GMFB蛋白的稳定性。我们推测血清中的CNTN-1通过增加GMFB蛋白的稳定性，从而使GMFB在创伤型脑损伤后的神经再生过程中发挥重要作用。本课题组旨在通过研究GMFB对神经再生的促进过程，完善创伤型脑损伤后神经再生的机理过程。