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类型 基础研究 预答辩日期 2017-11-30
开始(开题)日期 2011-05-08 论文结束日期 2017-09-23
地点 李文正楼北225 论文选题来源 973、863项目     论文字数 6.5 (万字)
题目 果蝇细胞粘附分子Neuroligin 4 调控神经肌肉突触发育的机制研究
主题词 Neuroligin 4,神经肌肉接头,发育,BMP信号通路, 果蝇
摘要 Neuroligin(Nlg)家族蛋白是一类在神经突触的形成、发育以及功能行使中具有重要作用的细胞粘附分子,疾病家系分析揭示NLG基因突变与自闭症、精神分裂症等精神类疾病发病相关。Nlgs具有进化上的保守性,研究表明果蝇Nlg1-3(DNlg1-3)缺失均会导致神经肌肉突触发育异常,但DNlg4在突触形成和发育中的作用尚不清楚。 本研究利用制备的dnlg4完全缺失突变体,对DNlg4在神经肌肉突触的发育和功能行使中的作用及其分子机制进行了探索。证明了与DNlg1-3的突触后作用不同,DNlg4以突触前作用调控神经肌肉突触发育。DNlg4缺失会导致显著的神经肌肉突触发育障碍,表现为神经肌肉的突触bouton数量明显减少,并伴随有bouton体积增大的表型。突触超微结构分析显示,DNlg4缺失还会导致神经肌肉突触结构异常。进一步研究发现,这些形态和发育缺陷会造成突触的神经递质传递效率的下降,并进而影响果蝇幼虫运动活性。DNlg4缺失导致的这些突触发育缺陷和功能障碍可被突触前运动神经元表达的外源DNlg4所挽救,却不能被突触后肌肉细胞中表达DNlg4挽救。 为了阐明DNlg4调控突触发育的机制,我们利用遗传杂交方法发现DNlg4与影响突触发育的骨成形素(Bone Morphogenetic Protein,BMP)信号通路的分子存在遗传学相互作用。我们进一步发现DNlg4对运动神经元的BMP信号水平有正向的调控作用。免疫染色和免疫印迹实验显示,DNlg4以转录后作用特异性地调控BMP的Ⅰ型受体Thickvein (Tkv)在突触前的蛋白水平。利用免疫共沉淀技术和Pull down实验,我们进一步证实DNlg4与Tkv在体内存在相互作用,且这种作用依赖于DNlg4 N端的乙酰胆碱酯酶类似结构域。 综上所述,我们的研究揭示了果蝇DNlg4通过稳定突触前的Tkv,调控运动神经元BMP信号水平,进而调控神经肌肉突触的生长。在这个调控过程中,DNlg4不是作为突触后分子,而是作为突触前分子行使功能。
英文题目 Drosophila Neuroligin 4 Regulates Development of Neuromuscular Synapse
英文主题词 Neuroligin 4, NMJ, development, BMP pathway, Drosophila
英文摘要 The neuroligin (Nlg) family of neural cell adhesion molecules is thought to be required for synapse formation and development, and has been linked to the development of autism spectrum disorders in humans. In Drosophila melanogaster, mutations in the neuroligin 1–3 genes have been reported to induce synapse developmental defects at neuromuscular junctions (NMJs), but the role of neuroligin 4 (dnlg4) in synapse development has not been determined. We here reported the generation of an independent null allele of dnlg4, characterized the role of Drosophila neuroligin 4 (DNlg4) in synaptic development and functions at NMJs and dissected the underlying mechanism. We found that the DNlg4 is different from DNlg1–3 in that it presynaptically regulates NMJ synapse development. Loss of dnlg4 resulted in reduced growth of NMJs with fewer synaptic boutons, and some ultrastructral defects of synapse at NMJs. The morphological defects caused by dnlg4 mutant were associated with a corresponding decrease in synaptic transmission efficacy. All of these defects could only be rescued when DNlg4 was expressed in the presynapse of NMJs. To understand the basis of DNlg4 function, we looked for genetic interactions, and found connections with the components of the bone morphogenetic protein (BMP) signaling pathway. Immunostaining and western blot analyses demonstrated that the regulation of NMJ growth by DNlg4 was due to the positive modulation of BMP signaling by DNlg4. Specifically, BMP type I receptor Thickvein (Tkv) abundance was reduced in dnlg4 mutants, and immunoprecipitation and pull down assay showed that DNlg4 physically interacted with Tkv in vivo through its acetylcholinesterase-like domain. Our study demonstrates that DNlg4 presynaptically regulates neuromuscular synaptic growth via the BMP signaling pathway by modulating Tkv.
学术讨论
主办单位时间地点报告人报告主题
东南大学 2016-08-08 李文正楼南213 林明焰 Modeling neurogenesis and neuropsychiatric disorders through omic-analysis of human neurons derived from induced pluripotent cells
东南大学 2016-04-29 李文正楼南213 许执恒 神经干细胞发育与小颅畸形
东南大学 2015-09-18 李文正楼南213 Samuel J. Pleasure Control of cortical development by signaling from the meninges
东南大学 2015-05-22 李文正楼南213 Adam Yuan Molecular insights into non-coding RNA and CRISPR RNA processing
东南大学 2016-09-21 李文正楼北225 张新旺 Drosophila Nlg4 regulates neuromuscular junction growth via BMP signaling pathway
东南大学 2015-12-24 李文正楼北225 张新旺 Drosophila Neuroligin 4 regulates BMP signaling
东南大学 2015-09-12 李文正楼南213 张新旺 Drosophila Nlg4 regulates NMJ growth
东南大学 2015-03-26 李文正楼北225 张新旺 Drosophila Nlg4 regulates neurotransmitter lease at NMJs
     
学术会议
会议名称时间地点本人报告本人报告题目
冷泉港亚洲:无脊椎动物神经生物学会议 2012/06/18-22 苏州 自闭症相关基因Neuroligin4在果蝇突触生长中的作用
2013江苏省遗传学会年会 2013/11/23-24 徐州 果蝇Neuroligin4调控突触生长及自发性神经递质释放
第二届果蝇大会 2013/04/27~28 长沙 The Functional Analysis of Neuroligin 4 in Drosophila
     
代表作
论文名称
Neuroligin 4 Regulates Synaptic Growth via the BMP Signaling Pathway at the Drosophila NMJ
 
答辩委员会组成信息
姓名职称导师类别工作单位是否主席备注
赵允 正高 教授 博导 中科院生物化学与细胞生物学研究所
陈大华 正高 教授 博导 中科院动物研究所
韩俊海 正高 教授 博导 东南大学
方明 正高 教授 博导 东南大学
周子凯 副高 副教授 博导 东南大学
      
答辩秘书信息
姓名职称工作单位备注
刘力娟 其他 讲师 东南大学