mir-35 家族调控神经轴突导向

MicroRNAs (miRNAs) negatively control target gene expression in many developmental processes. One of such processes is the axon guidance in the developming nervous system. In previous studies, we identified a cluster of miRNA, C. elegans miRNA 35 (cel-mir-35) family, that potentially regulates axon guidance. More importantly, over-expressing several novel genes that are predicted to be potential targets of mir-35 resulted in stereotypical axon guidance defects. These results led us to hypothesize that mir-35 plays an essential role in axon guidance. Here, we propose the following two sets of experiments to dissect the molecular mechanism by which mir-35 regulates axon guidance: 1) to identify the bona fide targets of mir-35 in axon guidance processes; 2) to investigate how these targets collaborately regulate axon guidance. Given that the molecular signaling on axon guidance is highly conserved from worms to humans, the proposed study of mir-35 family and their targets in axon guidance will be helpful for developing novel approaches to treat axon guidance-associated diseases.

小RNA(MicroRNA, miRNA) 在转录后水平对发育过程中的信号途径核心元件进行负向修饰，精细地调控发育进程。神经轴突导向(axon guidance)，则是发育过程中的构建神经系统的重要过程之一。申请人在对秀丽隐杆线虫mir-35家族功能前期研究的基础上，发现mir-35家族与其多个靶基因参与神经轴突导向的调节。因此提出项目申请，计划从以下两方面展开研究：1）mir-35家族是通过哪些靶基因多层面协同调节轴突导向；2）mir-35家族靶基因如何调控轴突导向。由于轴突导向调节机制在物种间的高度保守性，揭示mir-35及其靶基因对轴突导向调控机制，将为与轴突导向相关疾病更为有效的诊断和治疗提供理论基础。

小RNA(MicroRNA, miRNA) 在转录后水平对发育过程中的信号途径核心元件进行负向修饰，精细地调控发育进程。本项目的研究发现mir-35家族通过外显子拼接复合体 exon junction complex (EJC) 调控神经轴突导向这一发育过程中的构建神经系统的重要过程。进一步的研究表明，EJC对于Wingless/Wnt 信号转导途径的激活是必须的。Wnt信号在多细胞生物中高度保守并且在发育过程中起着关键的作用。在神经发育过程中，Wnt信号参与极性建立、神经导向、神经元迁移等多种过程，而其胞内应答的分子Dishevelled(Dsh)在轴突建立和诱导过程中起着重要作用。EJC通过维持Dsh蛋白来确保Wnt信号的接受。EJC 调节了细胞极性基因discs large 1(dlg1)的mRNA剪切过程。遗传与生化实验的数据显示 Dlg1 蛋白则通过与 Dsh 的直接相互作用来抑制溶酶体对Dsh的降解，从而维持了Dsh的蛋白水平。更重要的是，Dlg1的人源同源蛋白也对于 Dishevelled(Dvl)蛋白稳定性有维持的作用，显示了Dlg和EJC对于Wnt 信号转导途径的调控机制的保守性。基于Wnt调节机制在演化上的高度保守性，本项目的研究将为疾病诊断和药物开发提供新思路和研究方向。