上海生科院揭示軸突富集的miRNA調(diào)控軸突發(fā)育的分子機(jī)制

　　國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Cell Reports 于12月17日在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所鮑嵐研究組的最新研究進(jìn)展：FMRP-Mediated Axonal Delivery of miR-181d Regulates Axon Elongation by Locally Targeting Map1b and Calm1。該研究揭示了RNA結(jié)合蛋白FMRP能夠負(fù)責(zé)軸突中miR-181d的運(yùn)輸并通過(guò)調(diào)控靶基因aMap1b以及Calm1的軸突局部翻譯，進(jìn)而調(diào)控軸突發(fā)育的過(guò)程。

　　神經(jīng)元作為一類高度特化的細(xì)胞，形成樹突和軸突。神經(jīng)元胞體中的mRNA可以運(yùn)輸至樹突和軸突，并通過(guò)局部翻譯來(lái)參與調(diào)控神經(jīng)元的重要生理功能。作為轉(zhuǎn)錄后翻譯的重要調(diào)節(jié)因子，microRNA（miRNA）已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)定位于神經(jīng)元的樹突和軸突中，并參與調(diào)控神經(jīng)元的樹突發(fā)育以及突觸可塑性的建立。盡管已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)miRNA在軸突中的存在，但在不同類型的神經(jīng)元軸突中的miRNA的分布、功能、作用機(jī)制以及轉(zhuǎn)運(yùn)模式并不是很清楚。

　　在研究員鮑嵐的指導(dǎo)下，博士后王斌和博士研究生潘林通過(guò)建立胚胎時(shí)期初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)元微流小室分隔培養(yǎng)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)miR-181d選擇性地富集于初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)元軸突中，并通過(guò)調(diào)控其下游靶分子Map1b和Calm1在軸突側(cè)的局部翻譯來(lái)參與神經(jīng)元軸突的延伸。進(jìn)一步通過(guò)RNA免疫共沉淀、原位雜交和活細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)FMRP能夠結(jié)合miR-181d、Map1b和Calm1，并負(fù)責(zé)他們?cè)谳S突中的定位和運(yùn)輸。Fmr1^I304N小鼠和培養(yǎng)的初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)元胞體中FMRP下降均使軸突miR-181d、Map1b和Calm1下調(diào)，從而導(dǎo)致軸突中MAP1B和calmodulin蛋白水平下降。神經(jīng)生長(zhǎng)因子（NGF）能夠通過(guò)促進(jìn)Map1b和Calm1從FMRP和miR-181的抑制顆粒中釋放，發(fā)生局部翻譯以促進(jìn)神經(jīng)元軸突的延伸。該工作揭示了FMRP介導(dǎo)的miR-181d和其結(jié)合mRNAs軸突運(yùn)輸和局部蛋白合成調(diào)控的軸突延伸機(jī)制，為進(jìn)一步理解miRNA在軸突發(fā)育中的功能提供了新的研究思路。

　　該工作得到了國(guó)家科技部、國(guó)家基金委、中國(guó)博士后科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院博士后項(xiàng)目基金以及上海市博士后科研基金的資助。

FMRP介導(dǎo)的miR-181d和其結(jié)合mRNAs軸突運(yùn)輸和局部蛋白合成調(diào)控軸突延伸的模式圖