高尔基体蛋白Acbd3和Tmed8影响神经干细胞命运决定机制的研究

神经干细胞能进行非对称细胞分裂以同时满足干细胞自我更新和产生各种类型分化细胞的需求。我们最近发现高尔基体蛋白Acbd3在神经干细胞有丝分裂时能从高尔基体膜释放入细胞浆，与非对称分布的Numb蛋白共同决定子细胞的命运。Acbd3的同源蛋白Tmed8在神经干细胞命运决定过程中也发挥相似和冗余的功能。但是Acbd3与Tmed8在分裂间期定位于高尔基体，而有丝分裂时释放入胞浆，此过程的分子机制尚不清楚。本研究将深入了解神经干细胞细胞周期进程中，Acbd3与Tmed8定位变化的分子机制，以及高尔基体碎裂和重组与细胞命运选择之间的关系。我们将重点研究三个相互关联的内容：1）Acbd3和Tmed8依赖哪些结构域，通过哪些蛋白定位于高尔基体膜；2）神经干细胞有丝分裂过程中，触发Acbd3和Tmed8释放入细胞浆的具体信号通路；3）如果Acbd3和Tmed8的定位发生变化，神经干细胞增生、分化过程如何改变。

细胞命运决定分子Numb能介导神经前体细胞的非对称细胞分裂，前期研究发现高尔基体蛋白Acbd3在神经干细胞有丝分裂时能从高尔基体膜释放入细胞浆，与非对称分布的Numb蛋白共同决定子细胞的命运。在本课题的资助下，进一步研究了神经前体细胞细胞周期进程中，高尔基体蛋白Acbd3与同源分子Tmed8亚细胞定位变化的分子机制，以及高尔基体碎裂和重组与细胞命运选择之间的关系。细胞生物学和小鼠遗传学研究发现：1）Acbd3不仅仅只通过其羧基端，而依赖于多个结构域定位于高尔基体，而其同源蛋白Tmed8通过其羧基端定位于分裂间期的高尔基体；2）Acbd3在细胞周期中的定位变化由GTPase Arf1的状态决定，如果Arf1持续处于GTP结合状态，Acbd3则不能在有丝分裂中或被BFA释放入胞浆; 3）Tmed8在胚胎早期神经系统有显著表达，而且主要分布于新生神经元。表达膜分布Tmed8的条件转基因小鼠神经元分化障碍，表现出同表达膜定位的Acbd3完全一致的表型; 4) Tmed8单敲除小鼠无发育、行为和生殖异常，但Tmed8的缺失能增强Acbd3敲除导致的出生后致死。Acbd3单敲除和Acbd3/Tmed8双敲除鼠在胚胎早期表现出范围较广的表型 - 从早期致死到相对正常胚胎发育，但明显弱于Numb/Numbl敲除的突变胚胎。上述结果说明Acbd3和Tmed8在小鼠胚胎发育和神经系统发育中发挥相似和冗余的功能，Acbd3/Tmed8可能参与介导Numb信号通路的部分功能，还存在与Acbd3/Tmed8平行或冗余的机制。我们同时研究了脑胶质瘤发生发展过程中，肿瘤干细胞自我更新和成瘤的分子与细胞生物学机制，发现转录因子PRRX1通过多巴胺受体DRD2介导的p-ERK和p-AKT通路的激活促进胶质瘤干细胞的自我更新和成瘤性。 发表研究论文一篇，综述一篇，参与发表论文6篇；有三篇研究论文正在修回和审稿中。周严2012年获得教育部“新世纪人才”称号，培养博士研究生2名，硕士研究生3名。课题组成员多次参加国际与国内学术会议并做口头报告和张贴报告。