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Geranylgeranyltransferase Ⅰ介导BDNF以突触发育的作用研究

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树突棘:结构、功能、调控及与疾病的关系

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摘要

目的研究蛋白异戊二烯基转移酶Geranylgeranyltransferase(Ⅰ)(简称GGT)对神经元突触发育的影响及机制;Bicuculline和神经活动(KCl)对神经元突触发育的影响,为神经元突触发育机制提供新的理论依据。
  方法1.提取不同发育时期(P0,P7,P14,P21,P28,成年)的海马组织,用蛋白免疫印迹(WB)检测GGTα,β亚基的蛋白表达;2.取P14的大鼠海马组织,进行总蛋白、突触小体(Synaptosome)和突触后致密体(PSD)抽提,WB检测GGTα,β亚基是否定位于突触部位;3.在培养的海马神经元中共表达YFP和GGTβ亚基,免疫荧光化学法检测神经元单位长度突起上突触前标志物Synapsin1和突触后标志物PSD-95聚集体的数量与荧光亮度的变化;4.在培养的海马神经元中,过表达野生型GGTα及GGTα突变体GGTαK164A,GGTαY166A和GGTαY200F,用BDNF处理后,免疫荧光化学法检测Synapsin1和PSD-95聚集体的数量与荧光亮度的变化;5.在培养的海马神经元中,过表达野生型Rac1及不能被GGT修饰的Rac1突变体Rac1ΔC和Rac1C189S,免疫荧光化学法检测Synapsin1和PSD-95聚集体的数量与荧光亮度的变化;6.在培养的神经元中转染YFP,用Bicuculline,KCl,DMSO或GGTi-2147处理后,免疫荧光化学法,检测树突棘的数目的变化;7.在培养的海马神经元中,用siRNA下调GGTβ的表达,用Bicuculline,KCl,DMSO或GGTi-2147处理后,免疫荧光化学法,检测树突棘的数目的变化。
  结果1.GGTα,β亚基的蛋白表达水平与突触发育的时间窗相吻合,在突触发育最快的时间达到高峰;GGTα,β亚基位于神经元突触部位;2.过表达GGTβ亚基对突触前、后蛋白Synapsin1,PSD-95的合成和表达有促进作用;3.GGTα的两种突变体GGTαK164A和GGTαY200F会抑制神经元突触的发育,并且可阻断BDNF对于神经元突触发育的促进作用;4.野生型Rac1能够促进突触的发育,不能被GGT修饰的Rac1突变体Rac1ΔC和Rac1C189S不仅抑制突触的发育,而且可以取消GGTβ对突触发育的促进作用;5.Bicuculline和KCl可以增加树突棘的数目而GGTi-2147却起相反的作用,并且GGTi-2147可抵消Bicuculline和KCl对树突棘的促进作用。
  结论1.Rac1不仅促进基础状态下的神经元突触发育作用,而且介导BDNF和GGTβ诱导的突触发育。2.BDNF通过激活GGT,促进Rac1转位到细胞膜上被激活,从而促进突触发育。

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