極性蛋白對胚胎神經幹細胞增殖分化的調控機制

《極性蛋白對胚胎神經幹細胞增殖分化的調控機制》是依託復旦大學，由蔡玉群擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：極性蛋白對胚胎神經幹細胞增殖分化的調控機制
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔡玉群

項目摘要

哺乳動物大腦發育過程中，千萬或上億個神經元由數量相對較少的神經幹細胞分化而成。神經幹細胞增殖與分化的失衡會導致皮質發育異常，形成腦腫瘤、腦積水等疾病。因此，研究神經幹細胞如何精確調控自我更新與分化具有重要意義。幹細胞極性對神經幹細胞的增殖與分化有重要調控作用，但其分子機制仍不清楚，尤其是極性缺陷對腦發育的影響還知之甚少。通過免疫共沉澱和質譜分析，我們首次發現腦積水相關蛋白ccdc85c與極性蛋白Par3相互作用。前期工作已經證實ccdc85c對腦發育中期神經幹細胞的增殖與分化有重要調控作用。本項目將進一步結合條件性敲除小鼠和極性細胞系，闡述ccdc85c對早期神經幹細胞增殖與分化的調控作用及分子機制。通過以ccdc85c為切入點，本項目將為幹細胞極性調控腦發育的研究提供理論指導，為預防和治療腦發育相關疾病提供依據。

結題摘要

哺乳動物大腦中所有的神經元都是由數量較少的神經幹細胞分化而來。神經幹細胞增殖與分化的失衡會導致腦腫瘤、腦積水等疾病。細胞極性是神經幹細胞的重要特徵之一，它對於神經幹細胞乾性的維持具有很重要的作用。目前人們對於極性調控的內在機制還不是很清楚。Ccdc85c蛋白是表達並分布在神經幹細胞腦室頂端的一種極性蛋白。有報導稱ccdc85c基因的缺失會導致出血性腦水腫等疾病，這提示神經幹細胞的極性蛋白對於腦功能的正常行使具有很重要的作用。本項目主要以ccdc85c為切入點，深入解析該極性蛋白對神經幹細胞的乾性調控及相關分子機制。通過胚胎腦內電轉實驗，我們選擇性敲減或敲除大腦皮質神經幹細胞內的ccdc85c的表達，發現這會導致生髮層的神經幹細胞減少，皮質層分化的神經元增多。免疫共沉澱實驗顯示ccdc85c蛋白與其它蛋白存在相互作用，但是過表達這些極性蛋白（如Par3）或粘附分子蛋白（如E-cadherin，N-cadherin）並不能挽救或抵消ccdc85c蛋白敲減所造成的影響。這提示ccdc85c蛋白不是通過調控這些蛋白的表達量來發揮作用的。通過與生化研究組的合作，我們已經掌握ccdc85c蛋白與Par3蛋白相互作用的具體結構域。點突變實驗證實，這個結構域對於ccdc85c蛋白發揮調控神經幹細胞乾性的作用很重要。生化數據顯示，ccdc85c蛋白與Par3蛋白結合後會影響Par3蛋白發生構象改變，繼而影響其下游蛋白的募集。結合之前的研究報導，即Par3通過調控Notch信號通路來維持神經幹細胞的乾性，我們的過表達實驗證實Notch信號的增強能夠抵消甚至逆轉ccdc85c敲減所造成的影響。與之不同的是，Numb或Numb-like蛋白並沒有參與到ccdc85c的調節通路中，這提示ccdc85c與Par3的結合可能引發其它的蛋白效應，繼而影響Notch信號通路。我們的研究結果闡明了極性蛋白ccdc85c調控神經幹細胞乾性的作用及其潛在的分子機制，這為人們進一步了解神經幹細胞的極性作用，以及腦水腫等疾病發病機理的研究提供一定的理論支撐。