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哺乳动物神经系统发育是一个复杂的过程。 这一过程包括多潜能细胞分化为神经干细胞,神经干细胞分化为神经前体细胞, 神经前体细胞进一步分化为成熟神经元等几个阶段。 这几个阶段涉及大量基因的表达。 寻找神经发育相关基因, 分析它们在神经发育的何种阶段行使功能, 有助于了解神经发育的分子机制。
巢蛋白(nestin)基因编码了一个中等纤维骨架蛋白, 因其在中枢神经系统发育过程中的瞬时性表达而被克隆[1]。 原位分子杂交结果显示, 在7.75 d胚胎小鼠的神经板上, 巢蛋白mRNA出现在中线两侧的柱状神经上皮细胞中, 在靠近中胚层的细胞中信号更强。9.5d小鼠胚胎的神经管完全闭合, 神经管两侧的细胞中有很强的巢蛋白mRNA分布。10.5d小鼠胚胎中, 除了神经管之外, 在神经嵴(neural crest)细胞及体节(somite) 上也有表达。15.5d的小鼠胚胎, 巢蛋白mRNA主要分布在端脑室(telencephalon ventricular) 及室下层(subventricular zone)、 辐射状胶质细胞(radial glial cell)、 小脑原基(cerebellar primordium)和舌的位置。 新生鼠的脑室及室下层和小脑中也存在其表达。 而在成年鼠脑中, 在脉络丛(choroid plexus)有少量细胞依然表达巢蛋白mRNA[2]。 另一些实验表明, 大鼠室下层的细胞并不都表达巢蛋白, 而是从室下层迁移, 开始从干细胞状态向星形胶质细胞和少突胶质细胞方向分化的细胞中才表达, 而在成熟的这两类胶质细胞中, 均没有巢蛋白的表达[3,4]。 这些结果表明, 巢蛋白可能同时参与了神经元和胶质细胞的分化。 成年动物中枢神经系统损伤后,在损伤导致的星形胶质细胞重新激活过程中, 能观察到细胞重新表达巢蛋白, 并且巢蛋白的表达会维持很长时间[5]。 这些结果表明, 巢蛋白与神经元和胶质细胞的分化有密切关系。 在神经元分化过程中, 该基因主要在快速分裂的神经前体细胞中存在瞬时性表达[6,7]。 尽管大量实验结果表明巢蛋白与神经发育存在相关性, 但其在神经元分化过程中的功能及其在神经前体细胞中的亚细胞分布目前尚不清楚。
小鼠胚胎性癌细胞P19是一株多潜能细胞, 该细胞具有正常雄性小鼠染色体核型, 在10-6 mol/L的视黄酸(retinoic acid, RA)诱导下, 可向神经细胞方向分化。 在此过程中, 神经发育相关基因的表达模式基本模拟了正常小鼠神经发育过程。 因此, P19细胞目前被作为一个研究小鼠神经发育的体外实验模型[8]。 在P19细胞经RA诱导下向神经方向分化的过程中,巢蛋白的表达量在蛋白质水平存在明显的瞬时性变化。 在未经诱导的P19细胞中,其表达量很低; 而在RA诱导后, 细胞分化的第4天, 表达量有明显增加。 同时免疫荧光染色结果表明, 该蛋白主要在分化中神经细胞的神经纤维上表达[9]。 本研究希望利用小鼠P19胚胎性癌细胞在RA诱导下向神经细胞分化这一实验模型, 进一步分析巢蛋白在神经元分化过程中可能的功能。
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