线虫DD运动神经元突触重塑的分子机制

突触重塑是指突触形成和消除来重组大脑现有通路的过程。当神经网络的突触连接初步形成后，大脑的通路布线需要精细化，这涉及突触重塑。突触不能恰当连接会导致神经系统疾病，包括智力迟钝和自闭症。当前关于突触重塑现象的分子机理所知甚少。为了从分子水平上探究调控突触去除和新建的机理，从简单的无脊椎动物模型入手是一个有效的手段。在本项申请中，我们将借助于一种简单无脊椎模式动物线虫(C. elegans)，研究其发育过程中的DD神经元突触重塑现象，这种重塑是以一种确切、可预见的方式发生。我们将使用活体荧光观察和成像的技术，来确定在突触重塑过程中突触前和突触后成分的动态变化，从而建立能够标记DD重塑历程的分子细胞事件。我们将确定神经回路活性的改变是否对DD重塑有指导性影响，并利用基因组学和正向遗传筛选的手段来鉴别调节突触重塑的分子途径。本研究成果将为了解、治疗许多神经系统疾病和精神障碍提供基础信息。

突触重塑是指通过突触形成和突触消除来重组现有神经回路的过程，是大脑突触连接精细化的必要步骤，在早期发育中十分普遍，但是对其分子机理所知甚少。我们借助于线虫发育中的DD神经元，建立了独到的突触重塑的分子遗传模型。我们建立了一系列活体荧光观察体系，来确定在突触重塑过程中突触前和突触后成分的动态变.化，从而建立了能够标记DD 重塑历程的分子细胞事件。我们构建了一系列的能增强或抑制神经元回路的离子通道突变体，用来扰动神经回路的活性，以确定神经回路的活性能否影响DD突触发生的时序。结果显示，我们采用的神经活性扰动手段，不能明显地改变突触发生的时序。但是，这样的扰动导致了动物运动功能的紊乱。我们开展了突变体筛选，鉴别到调控突触重塑的核心基因myrf-1，该基因在动物界高度保守，其功能缺陷导致突触重塑严重阻断。Myrf-1在突触重塑中具有细胞自主性功能。MYRF-1定位于内质网上，发生自我剪切后其N’端片段入核，参与调控突触重塑。MYRF-1蛋白功能缺陷导致内质网的形态和极性异常。本项目建立了深入研究突触重塑的荧光观察体系，并用遗传学手段鉴别到核心调控基因Myrf-1。本研究的成果是探索突触重塑机制上的重要进展，并为探索突触发育的可塑性及进一步了解神经发育疾病提供了重要信息。