接头连接蛋白在成年小鼠脑内神经发生中的作用机制研究

Adult neurogenesis is very important biological episodes in mammalian brain. While it’s regulatory mechanisms is attractive and obscure for researchers. Recent studies showed that some transcript factors may play potential roles in adult neurogenesis. Our preliminary data showed that P53 co-factor Junction mediated regulatory factor (JMY) is expressed highly by neural stem cells (NSCs) but lowly by mature cells in brain, and could affect the radial migration of new-born neurons. As the biological function of JMY in brain remain unclear so far, here we will combine fluorescence labeling and 3D high-resolution microscopic tracing technologies, to investigate the expression pattern of JMY during the proliferation, differentiation, migration of hippocampal NSCs, on cultured neural spheres in vitro and brain slices. Moreover, we will investigated the effect of JMY on proliferation and differentiation of NSCs, migration and morphogenesis of the new-born neurons, using virus-mediated overexpression, molecular tools, cell culturing, IHC, and so on. Furthermore, we will use Nestin-CreER;JMY-flox mice to clarify the specific roles of JMY on different stages of adult hippocampal neurogenesis and their behavioral phenotypes. Finally, we use gene knockout, cultured neural spheres,Gene expression chip and virus-mediated expression to dissect out the downstream molecules and testify their roles. This project will improve our understanding on the mechanisms of adult neurogenesis, as well as the biological function of JMY in brain, and help us to identify novel factors or signaling pathways, providing new molecular targets for the promising regeneration of brain injury and other relevant disorders.

成年脑内神经发生是重要生物学现象，其调控机制尚不明朗，最新研究表明与一些转录因子有关。我们前期发现，P53转录辅助因子—接头连接蛋白JMY在NSCs中相对高表达，在成熟神经元中低表达，并会影响发育期神经元迁移。此前JMY在脑内功能还不明，本项目拟结合干细胞培养和脑片观察，用荧光多标和3D超高分辨显微成像精准示踪技术，观察JMY在成年脑内NSCs增殖、分化、迁移等阶段的表达、分布及变化规律；通过病毒介导过表达,结合分子学、细胞培养、IHC等方法，观察JMY对海马NSCs增殖、分化和新生神经元迁移、形态发生的具体影响；使用Nestin-CreER介导的JMY条件性基因敲除小鼠，验证其在脑内神经发生中的作用和小鼠行为学表型；综合基因敲除、细胞培养、基因表达芯片和病毒感染等手段，筛选下游分子并进行功能验证。这有助于拓展人们对成年脑内神经发生调控新机制的认识，并有望为脑内损伤和再生修复提供分子新靶点

神经发生是脑内的重要生物学现象，无论在生理还是病理条件下都发挥重要的作用。事实上，神经发生的过程可能受到很多生物学过程和关键因素的调节，但目前具体情况尚不完全清楚。因此，深入解析成年神经发生过程中的重要分子细胞调控机制显得十分必要。我们在前期研究中发现转录辅助因子JMY可能在细胞发育中发挥潜在的重要作用，因而在本项目中，我们进一步综合运用了分子生物学、遗传学、行为学、免疫学和细胞学等方面的技术，结合体外细胞培养、胚胎电转等手段，对JMY在脑内神经干细胞中的表达及其在神经发生中的作用进行了深入地探索，主要完成了四部分研究任务：第一，用在体和离体的神经干细胞、神经元、星形胶质细胞等不同类型的细胞，结合免疫荧光多标、Western blot等技术，探明了JMY的表达分布情况，观察到JMY在分裂增殖期的神经干细胞和早期分化的新生神经元中都有丰富地表达，提示了其在脑内神经再生过程中的潜在作用；第二，成功制备了一系列Jmy条件性基因敲除小鼠，分别在神经系统、成年神经干细胞中敲除Jmy，进而结合分子生物学、免疫荧光等方法，发现敲除Jmy基因后，成年小鼠海马齿状回颗粒细胞层内神经干细胞的增殖能力降低，并影响脑内神经干细胞分化及迁移；第三，通过神经行为学的系统分析研究了Jmy基因对小鼠海马相关学习记忆、焦虑、抑郁等行为学功能的影响，观察到敲除Jmy基因后小鼠海马依赖的空间学习记忆能力受损；第四，通过蛋白质组学分析，结合分子生物学实验，初步筛选出Notch信号通路、ATP酶相关功能以及Tp53rk、Ccn3、Kcns2等分子可能参与了相应的调节机制。综上，本研究揭示了接头连接蛋白JMY对小鼠脑内神经发生的调控作用及其相应认知功能的潜在影响，说明其可能是神经发生的一个重要调控因子，这有助于我们深入理解成年脑内神经发生调控机制，并有望为相关神经系统疾病的临床工作提供分子新靶点。