转录因子Fezf2在视网膜节细胞发育中的表达与功能研究

Retinal ganglion cells (RGCs) are the projection neurons that convey information from the retina to visual centers in the brain. Generation and differentiation of RGC requires multiple transcription factors. Although Math5-Brn3b pathway is the central for the development of RGC, recent studies found that Brn3b+ RGC may be generated independent of Math5. We observed that Fezf2, a key transcription factor for the development of projection neurons in cerebral cortex, was expressed in RGC of embryonic retina. The number of Brn3b+ RGCs was reduced ~44% and apoptotic cells were increased in Fezf2 conditional knockout retina. Additionally, Fezf2 directly regulated the expression of mRNA and protein of Brn3b by combining to its promotor region. Based on the research evidence of cortex and our own study in retina, we hypothesize that Fezf2 may regulate the development of RGC by regulating the expression of downstream gene Brn3b. The hypothesis will be examined with Fezf2 transgenic mice, conditional knockout mice and in vivo with in utero gene electroporation technique. This study will make an advance in our understanding of the RGC development, which may benefit gene and cell therapy for retina degeneration diseases in future.

视网膜神经节细胞（RGC）是视网膜内唯一的投射神经元，负责眼与脑之间的信息传递。RGC的产生和分化需要大量的转录因子参与，其中Math5-Brn3b通路在RGC发育中有关键性作用，但最近研究发现Brn3b+ RGC的产生可能独立于Math5。我们发现：大脑皮质投射神经元发育的关键基因Fezf2在胚鼠的RGC中表达。在Fezf2条件敲除的视网膜中，Brn3b+ RGC数量减少、凋亡细胞增加。另外，Fezf2可以与Brn3b的启动子区域结合，直接调控Brn3b mRNA与蛋白的表达。综合Fezf2在大脑皮质的研究成果，我们提出研究假设——Fezf2可能通过调控Brn3b参与RGC的发育过程。本项目将通过Fezf2转基因小鼠、Fezf2条件敲除小鼠及在体胚胎基因转染技术来验证这一假设。该研究将有助于我们对RGC发育的理解，最终将有助于视网膜神经退化性疾病的基因和细胞治疗的发展。

视网膜神经节细胞（RGC）是视网膜神经元中唯一的投射神经元，是保证外界环境视觉信息进入大脑中枢神经系统的唯一通路。视网膜祖细胞在退出有丝分裂后开始表达 MATH5，使其成为具有向 RGC 分化潜力的前体细胞。Math5 的表达进一步激活了 Brn3b，并最终决定了前体细胞向 RGC 分化的命运。然而，在 RGC 细胞命运决定、RGC 细胞特化以及 Brn3b 的调控过程中仍有未被阐明的调控控细节。为了研究小鼠 RGC 的形成过程中的分子机制，我们分析了大脑皮层投射神经元发育关键转录因子锌指结构蛋2 （FEZF2）在视网膜神经节细胞中的表达与功能，及其对 Brn3b 的调控作用。结果发现 Fezf2 的mRNA 和蛋白在小鼠胚胎期16.5天瞬时表达，mRNA 主要表达在视网膜的前体细胞层，而蛋白则主要表达在未来的神经节细胞层。在发育期的视网膜中敲除 Fezf2 会降低 BRN3B 阳性细胞的数量，并使表达 CAPASE3 的凋亡细胞增多。利用胚胎电转染表达外源性DNA质粒的方法敲低视网膜中 Fezf2 的表达，结果显示转染的 RGC 中 BRN3B 表达下降，同时不与 ISLET1、BRN3A 共表达，这提示 Fezf2 的敲除只是引起部分 BRN3B 阳性 RGC 的减少。另外，体外研究表明FEZF2 直接与 Brn3b 的启动子结合，激活其 mRNA 的表达。这些结果表明 Fezf2 的瞬时表达调控了 Brn3b 的转录以及 RGC 的生存，这一研究提高了我们对于RGC特化过程中转录调控的理解，并为视网膜发育提供新的分子机制。 目前发表SCI论文1篇，国内期刊论文1篇，还有1篇论文正在撰写中。