《細胞粘附分子PCDH1介導BDNF參與突觸發生和學習記憶的研究》是依託山東大學，由王棟棟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：細胞粘附分子PCDH1介導BDNF參與突觸發生和學習記憶的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王棟棟
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
腦源性神經營養因子(BDNF)對於突觸發生以及學習記憶起到重要的調節作用。我們前期研究發現，BDNF能夠促進細胞粘附分子PCDH1的表達。進一步研究發現，在小鼠出生後發育過程中，PCDH1在腦內表達水平逐漸增加且特異性在神經元中表達並在突觸富集。在此基礎上，我們通過神經元與HEK293細胞共培養定量分析突觸發生實驗發現，PCDH1能夠促進神經元突觸發生。在本研究中，我們將通過染色質免疫共沉澱，進一步研究BDNF調控PCDH1表達的分子機制，並將藉助免疫細胞化學染色深入研究PCDH1是影響興奮性還是抑制性突觸發生，以及是否介導BDNF對於突觸發生的促進作用。最終，我們將通過病毒介導的干擾或過表達以及TALEN基因敲除技術並結合動物行為學檢測，研究PCDH1是否影響學習記憶。本研究有助於我們認識PCDH1在突觸發生和和學習記憶中的作用，並且能加深我們對BDNF調控突觸發生分子機制的認識。
結題摘要
腦源性神經營養因子(BDNF)是中樞神經系統中廣泛分布的神經營養因子，對於突觸發生以及學習記憶起到重要的調節作用。BDNF功能缺陷的BDNFVal66Met小鼠表現出恐懼記憶消退的損傷，表明BDNF參與調控記憶的消退過程。研究表明，JNK結合蛋白3（JNK interacting protein 3, JIP3）可通過其CC1結構域與BDNF親和型受體TrkB結合，介導TrkB的順軸突轉運和突觸前功能。在本研究中，我們通過構建JIP3蛋白的CC1區域肽段，在小鼠基底杏仁核腦區表達來競爭性的結合BDNF親和型受體TrkB，可以阻斷JIP3與TrkB的結合，降低TrkB在神經元中的順軸突轉運和突觸前TrkB的功能，從而起到抑制恐懼記憶消退的作用。這一結果表明，BDNF可通過激活突觸前的TrkB受體信號促進恐懼記憶的消退。進一步研究發現，BDNF通過激活其TrkB受體信號可促進細胞粘附分子PCDH1的表達，進而影響神經元的突觸可塑性改變和學習記憶功能。首先，在BDNF功能缺陷的BDNFVal66Met小鼠腦內，PCDH1表達有明顯降低。細胞實驗證實，BDNF能夠通過CREB轉錄因子依賴的途徑促進神經元中PCDH1的轉錄表達。進一步研究發現，PCDH1是一種在神經元中表達的突觸蛋白，能夠調控神經元的突觸形成。我們利用CRISPR/Cas9技術構建了全身性PCDH1基因敲除小鼠，通過環境依賴的恐懼記憶實驗和物體新位置認知實驗等動物行為學檢測，我們發現PCDH1敲除小鼠在海馬依賴的學習記憶能力上存在缺陷。為了更加明確PCDH1在海馬腦核團的功能，我們包裝了表達PCDH1干擾質粒的慢病毒，通過腦立體定位注射，將其導入野生小鼠海馬腦區，以降低海馬中PCDH1的蛋白水平。結果發現，僅在野生小鼠海馬腦區降低PCDH1的蛋白水平，同樣導致小鼠表現出與PCDH1基因敲除小鼠相同的學習記憶能力的損傷。以上結果表明，PCDH1參與介導了BDNF調控神經元突觸可塑性和學習記憶的功能。本研究使我們認識到了細胞粘附分子PCDH1在調控神經元突觸可塑性和學習記憶功能中的作用，並且增強了我們對於BDNF調控突觸可塑性和學習記憶功能分子機制的認識。
