鸡胚神经管发育过程中相关基因的功能与调控

来源 :中国科学院上海生命科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ziguangguo
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中枢神经系统发育的调控复杂而又精细。在神经管发育过程中,其背侧和腹侧的顶板和底板分泌的信号分子影响着神经管背腹轴的模式建立(patterning)。其中底板分泌的Shh(Sonic hedgehog)能够形成由腹侧向背侧递减的浓度梯度,并建立了腹侧5种特性不同的神经前体细胞(P0、P1、P2、PMN、P3)。我们通过对一些基因的表达模式分析发现,鸡SWIP1基因(c-SWIP1)特异性地表达在神经管神经发生中后期的底板。我们推测,SWIP1可能在神经管底板及其腹侧模式化的维持中发挥着重要的作用。我们的研究发现,在鸡胚神经管中过表达SWIP1能够削弱P3神经前体细胞的特性,但并不能诱导出具底板性质的细胞。而在鸡胚神经管中knockdown SWIP1能够增强P3神经前体细胞的特性,但同样也不影响原有的底板细胞。进一步的分析发现,过表达SWIP1能够显著减少底板分泌的Shh,而knockdown SWIP1则能够增加Shh的分泌。因此,我们猜测SWIP1可能通过影响底板对Shh的分泌来间接维持腹侧神经管的模式建立。在此发育时期,神经管的底板已形成,它的维持不受Shh的调控,因此SWIP1对底板细胞特性的改变没有影响。我们的研究提示,SWIP1在腹侧神经管的模式建立中发挥着重要的作用,并可能通过影响Shh来实现。   中枢神经系统发育大致分为神经诱导,神经前体细胞扩增以及神经发生阶段。神经发生即是在神经管闭合后,神经前体细胞先进行增殖以扩大细胞数量,然后在各种信号分子的作用下逐渐退出细胞周期,向神经管外侧迁移,最终分化为各种神经元和神经胶质细胞。实验室以前的研究发现,Smad6能够与NeuroM共同建立神经管中神经细胞增殖与分化区域的边界,且Smad6的改变能影响神经发生中神经前体细胞由增殖向分化的转化。但究竟是什么调控了Smad6在鸡胚神经管中的特异表达,又是怎样维持Smad6在此边界上的分布还是未知的。本研究利用鸡胚电转系统向神经管中过量表达BMP4,并结合原位杂交技术,发现早期神经管中的Smad6被BMP4大量诱导,而过量表达其它信号分子FGF8以及Wnt1则不能诱导Smad6表达。过量表达BMP的激活型受体caBMPR1a和caBMPR1b也能上调神经管中Smad6的表达。本研究又发现在鸡胚中后期的神经管中,Id1分布在底板和VZ(Ventricularzone)区,不与Smad6共定位,而在神经管中过量表达Id1能够削弱Smad6的表达水平。以上结果提示,在神经管的VZ(Ventricularzone)区,Smad6的表达可能被Id1抑制,在IZ(Intermediatezone)区Smad6的表达由于解除了Id1的抑制而被BMP4所诱导,而在MZ(Mantlezone)区,过量的Smad6反过来抑制了BMP信号,从而削弱了Smad6的表达,使Smad6分布在神经管特定的IZ(Intermediatezone)区内,行使其促进神经分化的功能。  
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