发育过程中小脑神经元细胞经典MHC I类分子表达调控研究

中枢神经系统尤其是小脑发育过程中经典MHC I类分子的表达部位及功能已在小鼠中有部分报道。本实验室前期的结果发现在人和小鼠的小脑发育过程中，神经元细胞经典MHC I类分子的表达有明确的时空特异性，与该部位突触形成及突触连接优化的时间相一致，推测发育中经典MHC I类分子参与突触发育和神经环路的形成。本研究利用EMSA, CHIP, 启动子甲基化, MicroRNA等研究方法拟从染色体结构修饰水平、转录水平、转录后水平研究小鼠发育过程中调控经典MHC I类分子组成性表达的分子及其信号传导途径；通过改变离体神经电活动，初步研究神经元兴奋性改变如何影响经典MHC I类分子表达。该课题的研究将为进一步了解经典MHC I类分子参与神经发育、突触可塑性的机制，以及这一机制异常与神经系统疾病的联系提供实验基础。

近年研究发现多种在免疫系统发现并起重要作用的蛋白质，在发育及正常的成年中枢神经系统（central nervous system, CNS）也有表达，并且具有重要的非免疫学功能。其中，经典MHCⅠ类分子在 CNS的表达及功能研究已经成为大脑发育及神经免疫领域的热点。研究者已经证实CNS中经典MHCⅠ类分子表达具有时空特异性，并且其表达水平与神经元电活动显著相关。但是，发育过程中经典MHCⅠ类分子时空特异性表达如何受到调控，以及神经电活动如何影响经典MHCⅠ类分子的表达未见报道。迄今为止，CNS中经典MHCⅠ类分子的表达调控机制并不清楚。本课题在组织水平检测了经典MHCⅠ类分子表达的时空特异性，在细胞水平检测了神经电活动对经典MHCⅠ类分子表达的影响，并利用原代培养海马神经元细胞以及神经母细胞瘤细胞系，探讨了神经元中经典MHCⅠ类分子内源性以及神经电活动诱导性表达调控的分子机制。研究结果显示：体内发育过程中及体外诱导表达MHCⅠ类分子调控主要在转录水平，并且诱导表达的MHCI类分子具有抑制突触蛋白表达的功能。进一步检测发现在谷氨酸受体活化剂红藻氨酸KA刺激条件下，胞内钙离子浓度显著增加，钙离子依赖的蛋白激酶A及蛋白激酶C活化并介导MHCⅠ类分子表达。其中PKA通过转录因子IRF-1调控MHCⅠ类分子表达，PKC通过转录因子NF-kB、CREB及IRF-1共同作用调控MHCⅠ类分子表达。KA同时可以诱导JAK1/STAT1、AKT以及MAPK等信号通路活化，其中PKC参与介导KA诱导的AKT及MAPK的活化。分别使用MAPK/p38及MAPK/ERK抑制剂处理细胞发现MAPK/p38通过转录因子NF-kB、CREB及IRF-1共同作用调控MHCI类分子表达，MAPK/ERK可能通过转录因子NF-kB及 IRF-1调控KA诱导的MHCI类分子表达。解析 MHCⅠ类分子在CNS中的表达调控机制将为进一步了解经典MHCⅠ类分子参与神经发育、突触可塑性及突触修复等过程的分子机制，以及进一步研究其是否与神经系统疾病相关提供必要的实验基础。