Distinct role of long 3' UTR BDNF mRNA in spine morphology and synaptic plasticity in hippocampal neurons

doi:10.1016/j.cell.2008.05.045

.2008年7月11日；134(1):175-87.

doi:10.1016/j.cell.2008.05.045。

长3'UTR BDNF mRNA在海马神经元脊柱形态和突触可塑性中的独特作用

胡安吉安¹, 库苏米卡·加拉米, Guey-Ying廖, 牛顿·H·吴, 安东尼·G·刘, 菲利普·瓦内夫斯基, 恩里克·托雷, 凯文·琼斯, 岳峰, 白露, 许宝鸡

附属公司

PMID： 18614020
预防性维修识别码： PMC2527207型
内政部： 2016年10月10日/j.cell.2008.05.045

长3'UTR BDNF mRNA在海马神经元脊柱形态和突触可塑性中的独特作用

胡安吉安等。单元格. 2008.

.2008年7月11日；134(1):175-87.

doi:10.1016/j.cell.2008.05.045。

作者

胡安吉安¹, 库苏米卡·加拉米, Guey-Ying廖, 牛顿·H·吴, 安东尼·G·刘, 菲利普·瓦内夫斯基, 恩里克·托雷, 凯文·琼斯, 岳峰, 白露, 宝鸡Xu

附属

¹乔治敦大学药理学系，华盛顿特区，20057，美国。

PMID： 18614020
预防性维修识别码： PMC2527207型
内政部： 2016年10月10日/j.cell.2008.05.045

摘要

大脑产生两个脑源性神经营养因子（BDNF）转录物，带有短或长的3'非翻译区（3'UTR）。编码同一蛋白质的两种mRNA的生理意义尚不清楚。在这里，我们表明短的和长的3’UTR BDNF mRNA参与不同的细胞功能。短3'UTR mRNA仅限于体细胞，而长3'UTR-mRNA也定位于树突。在长3'UTR被截短的小鼠突变体中，BDNF mRNA的树突靶向受损。尽管总BDNF蛋白水平正常，但海马树突中几乎没有BDNF。这种突变表现出树突棘修剪和扩大的缺陷，以及海马神经元树突（而非躯体）长期增强的选择性损伤。这些结果为BDNF的局部和树突状作用提供了见解，并揭示了蛋白质亚细胞功能的差异调节机制。

PubMed免责声明

数字

**图1。长3′UTR BDNF mRNA在树突中的定位**
(一个)鼠标示意图*Bdnf公司*描述外显子8中两个选择性聚腺苷酸化（pA）位点的基因（箭头）。曲线连接框（外显子）表示前7个外显子到第8外显子的选择性剪接。外显子8内的填充框表示编码序列。(B类)不同脑区的长和短3′UTR BDNF mRNA。在皮层（Ctx）、海马（Hip）、纹状体（Stm）、下丘脑（Hyp）、小脑（Cbl）和脑干（BS）中存在短3′UTR（BDNF-S）或长3′UTR-（BDNF-L）的BDNF-mRNA。下面板：18S rRNA作为加载控制。(C类)不同来源的长和短BDNF mRNA（L/S）比率*Bdnf公司*发起人。对所有探针（n=4只小鼠）使用相同的印迹。(D类)BDNF mRNA在海马CA1和皮层神经元树突中的定位。核糖体来源于CaMKIIα、BDNF和β-微管蛋白的编码区。树突中检测到CaMKIIα和BDNF mRNA（箭头）。本图和所有其他图中的缩写：s.o.，stratage oriens；s.p.，金字塔层；s.r.，放射状地层。比例尺，50μm。(E类)体细胞和树突部分中长3′UTR BDNF mRNA的相对丰度。(F类)体细胞和树突部分中长3′UTR信号与编码区信号的比率（n=3）。(**G公司**)BDNF mRNA在培养的大鼠皮层神经元胞体和树突中的分布。MAP2免疫染色标记细胞体和树突。比例尺，20μm。(**H（H）**)树突中FISH信号与细胞体中FISH信号的比率。

**图2。枝晶定位所需的3′UTR顺作用序列**
(一个)具有不同3′UTR的四个GFP结构示意图。(**B-E公司**)转染GFP-BGH（B）、GFP-A（C）、GFP-AB（D）或GFP-B（E）的神经元中GFP mRNA的定位。顶面板：用GFP反义核糖探针对培养神经元进行FISH；底部面板：MAP2免疫细胞化学；*，未经转染的神经元；比例尺，25μm。(F类)转染神经元主要顶端树突的GFP mRNA水平。数据来自于生长在3个盖玻片上的15-23个转染神经元，每个结构以任意单位（a.u.）表示。将GFP-A与其他三种结构进行比较。(**G公司**)表达myr-d1GFP-A或myr-d1 GFP-A*B的培养海马神经元的全细胞图像。使用GFP滤光片在荧光显微镜下拍摄图像。比例尺，50μm。(**H（H）**)树突中myr-d1GFP荧光的定量。测量远端树突（距离胞体100-150μm和150-200μm）的荧光强度，并将其标准化为对照水平。每个条件下的神经元数量显示在条形图中。

**图3。3′UTR突变小鼠树突状靶向BDNF mRNA的损伤**
(一个)*Bdnf公司^克洛克斯*将lox P序列插入外显子8内的5′UTR和包含三个串联SV40多聚腺苷酸化信号和一个*lacZ公司*基因。(B类)WT皮层BDNF mRNA的Northern blot分析（+/+）和*Bdnf公司^klox/klox*（k/k）小鼠。将总RNA（10μg）加载到每条通道上。星号表示一种新的BDNF mRNA物种。下面板：18S rRNA作为加载控制。(**C-J公司**)原位杂交显示k/k小鼠BDNF mRNA树突状靶向的缺陷。在皮层第5层（C，D）和海马CA1区（G，H），与+/+小鼠相比，k/k小鼠的树突状BDNF mRNA水平显著降低。箭头表示含有BDNF mRNA的代表性树突**G公司**感觉探针在皮层（E，F）或海马CA1区（I，J）未产生显著信号。比例尺，50μm。(K)+/+和k/k小鼠s.r.中BDNF mRNA原位杂交信号的量化（n=4只小鼠；每只小鼠3个切片）。

**图4。BDNF蛋白亚细胞分布的改变*Bdnf公司^klox/klox*神经元**
(一个)WT和BTg小鼠皮层提取物的Western blot分析。用BDNF和α-微管蛋白抗体检测印迹。(B类)通过免疫印迹法测定皮层、海马和纹状体中前BDNF的相对水平（每组3只小鼠）。(C类)通过免疫印迹法测定的总BDNF（成熟BDNF+前BDNF）的相对水平（每组3只小鼠）。(D类)BDNF免疫组织化学显示，与+/+小鼠相比，k/k小鼠海马切片中BDNF蛋白的s.r.减少，s.p.增加。比例尺，50μm。(E类)BDNF免疫细胞化学显示来源于k/k小鼠的培养海马神经元中树突BDNF蛋白减少。树突用MAP2免疫荧光标记（E1和E2）。面板E5和E6是树突的高倍图像，用面板E3和E4中的箭头表示，以显示树突轴上的BDNF免疫荧光。比例尺，50μm。(F类)培养海马神经元顶树突BDNF蛋白的相对水平。在+/+神经元（n=9）和k/k神经元（n=12）上测量沿顶树突（10μm间隔）的BDNF免疫荧光量，并将其归一化为WT神经元前10μm树突的水平。(**G公司**)培养海马神经元胞体中BDNF蛋白的定量。通过测量71+/+和71k/k神经元细胞体中的总BDNF免疫荧光来获得BDNF蛋白水平。(**H（H）**)k/k海马神经元调节性BDNF分泌受损。分泌的BDNF量标准化为15分钟。

**图5。树突棘的变形发生*Bdnf公司^klox/klox*2个月大的海马神经元**
(一个)CA1锥体神经元的典型树突树干，用Neurolucida软件从WT（+/+）和*Bdnf公司^klox/klox*（k/k）小鼠。(B类)+/+和k/k小鼠CA1锥体神经元中的树突状细胞数量相似。使用Neurolucida软件追踪12+/+神经元和13k/k神经元的初级和次级基底树突，并进行计数（每个基因型4只小鼠）。第页一次枝晶=0.12；第页=0.19，对于二次枝晶。(C类)+/+和k/k小鼠远端顶端树突上具有代表性的树突棘。比例尺，5μm。(D类)k/k神经元的脊椎尺寸减小。通过测量355+/+脊椎（3只小鼠）、355k/k脊椎（三只小鼠）和343BTg脊椎（三只小鼠）计算平均脊椎头部直径。(E类)脊柱头部直径的累积分布曲线，使用D类. (F类)CA1锥体神经元远端顶端树突上的脊椎密度（n=3只小鼠）。

**图6。青少年海马神经元的正常树突棘*Bdnf公司^klox/klox*老鼠**
(一个)21天龄k/k和+/+小鼠（n=3只）CA1锥体神经元远端顶端树突上的脊椎密度相似。(B类)脊柱头部直径。根据21天大时365+/+个脊椎（3只小鼠）和365 k/k个脊椎的测量值计算平均脊椎头部直径。(C类)脊柱头部直径的累积分布曲线，使用B类.

**图7。在大鼠的Schaffer侧支CA1突触记录到的LTP选择性损伤*Bdnf公司^klox/klox*老鼠**
(一个)在CA1放射层记录的破伤风诱导的LTP损伤（2×100 Hz，1秒，间隔20秒）。对Schaeffer络脉进行测试脉冲和强直刺激。(B类)记录在CA1区s.r.的TBS诱导的LTP损伤（8次脉冲，由4个100Hz脉冲组成，间隔200毫秒）。(C类)NMDAR拮抗剂APV存在时，海马CA1对短暂高频刺激（100 Hz，40次刺激）的正常突触反应。(D类)k/k小鼠的正常配对脉冲易化。根据不同的刺激间隔绘制PPF比率（第二个fEPSP斜率/第一个fEPSP*100）时，未观察到显著差异。(E类)在s.p.区记录到正常破伤风诱导的LTP。对Schaeffer侧支进行测试脉冲和强直刺激。(F类)k/k小鼠CA1锥体神经元的正常兴奋性。+/+和k/k小鼠在所有测试电流步数下对去极化电流步数的反应没有显著差异。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

定位于神经元树突并受RNA颗粒中RNA-结合蛋白调控的mRNA的分类和筛选。
Ohashi R，Shiina N。 Ohashi R等人。生物分子。2020年1月22日；10(2):167. doi:10.3390/biom10020167。生物分子。2020 PMID：31978946 免费PMC文章。审查。
躯体和树突合成的脑源性神经营养因子在树突棘形态发生中的不同作用。
Orefice LL、Waterhouse EG、Partridge JG、Lalchandani RR、Vicini S、Xu B。 Orefice LL等人。神经科学杂志。2013年7月10日；33(28):11618-32. doi:10.1523/JNEUROSCI.0012-13.2013。神经科学杂志。2013 PMID：23843530 免费PMC文章。
BDNF诱导的局部蛋白合成和突触可塑性。
Leal G、Comprido D、Duarte CB。 Leal G等人。神经药理学。2014年1月；76第C部分：639-56。doi:10.1016/j.neuropharm.2013.04.005。Epub 2013年4月16日。神经药理学。2014 PMID：23602987 审查。
树突状靶向Bdnf mRNA对能量平衡和瘦素反应至关重要。
Liao GY、An JJ、Gharami K、Waterhouse EG、Vanevski F、Jones KR、Xu B。廖国荣等。《国家医学》，2012年3月18日；18（4）：564-71。doi:10.1038/nm.2687。《国家医学》，2012年。 PMID：22426422 免费PMC文章。
海马trkB受体表达的区域性和年龄依赖性减少与脊柱形态改变有关。
von Bohlen和Halbach O、Krause S、Medina D、Sciarretta C、Minichiello L、Unsicker K。 von Bohlen和Halbach O等人。生物精神病学。2006年5月1日；59(9):793-800. doi:10.1016/j.biopych.2005.08.025。Epub 2005年12月1日。生物精神病学。2006 PMID：16325153

查看所有类似文章

引用人

miR-142-3p与BDNF公司Val/Met多态性调节多发性硬化的严重程度。
Dolcetti E、Musella A、Balletta S、Gilio L、Bruno A、Stampanoni Bassi M、Lauritano G、Buttari F、Fresegna D、Tartacca A、Mariani F、Palmerio F、Rovella V、Ferese R、Gambardella S、Giardi E、Finardi A、Furlan R、Mandolesi G、Centonze D、De Vito F。 Dolcetti E等人。国际分子科学杂志。2024年5月11日；25(10):5253. doi:10.3390/ijms25105253。国际分子科学杂志。2024 PMID：38791290 免费PMC文章。
G蛋白γ7亚单位的转录后调节和亚细胞定位：纹状体功能和对可卡因的行为反应的意义。
Pelletier OB、Brunori G、Wang Y、Robishaw JD。造粒机OB等人。前Neuroanat。2024年5月2日；18:1394659. doi:10.3389/fnana.2024.1394659。eCollection 2024年。前Neuroanat。2024 PMID：38764487 免费PMC文章。
BDNF和TrkB在能量和葡萄糖平衡中央控制中的作用：更新。
Harvey T，Rios M。 Harvey T等人。生物分子。2024年3月31日；14(4):424. doi:10.3390/biom14040424。生物分子。2024 PMID：38672441 免费PMC文章。审查。
SARS-CoV-2非翻译区RNA二级结构的茎段中转换到颠倒的比率较高。
Dash M、Meher P、Aditya Kumar、Sapathy SS、Namsa ND。 Dash M等人。同行杂志，2024年4月22日；12:e16962。doi:10.7717/peerj.16962。eCollection 2024年。同行杂志，2024年。 PMID：38666080 免费PMC文章。
RNA和神经元功能：转录后调控的重要性。
Bhat VD、Jayaraj J、Babu K。 Bhat VD等人。 Oxf开放神经科学。2022年7月7日；1:kvac011。doi:10.1093/oons/kvac011。eCollection 2022年。 Oxf开放神经科学。2022 PMID：38596700 免费PMC文章。审查。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Aakalu G，Smith WB，Nguyen N，Jiang C，Schuman EM。海马神经元局部蛋白质合成的动态可视化。神经元。2001;30:489–502.-公共医学
1. Blichenberg A，Rehbein M，Muller R，Garner CC，Richter D，Kindler S.在编码Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶IIα亚单位的mRNA中识别顺作用树突状靶向元件。欧洲神经病学杂志。2001;13:1881–1888.-公共医学
1. Bramham CR，Wells DG。树突状mRNA：运输、翻译和功能。国家神经科学评论。2007;8:776–789.-公共医学
1. Derkach VA，Oh MC，Guire ES，Soderling TR。AMPA受体在突触可塑性中的调节机制。Nat Rev神经科学。2007;8:101–113.-公共医学
1. Figurov A，Pozzo-Miller LD，Olafsson P，Wang T，Lu B.海马神经营养素对高频刺激和LTP的突触反应的调节。自然。1996;381:706–709.-公共医学

出版物类型

行动
行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

物质

行动
行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

[1] Aakalu G，Smith WB，Nguyen N，Jiang C，Schuman EM。海马神经元局部蛋白质合成的动态可视化。神经元。2001;30:489–502.-公共医学

[2] Aakalu G，Smith WB，Nguyen N，Jiang C，Schuman EM。海马神经元局部蛋白质合成的动态可视化。神经元。2001;30:489–502.-公共医学

[3] Blichenberg A，Rehbein M，Muller R，Garner CC，Richter D，Kindler S.在编码Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶IIα亚单位的mRNA中识别顺作用树突状靶向元件。欧洲神经病学杂志。2001;13:1881–1888.-公共医学

[4] Blichenberg A，Rehbein M，Muller R，Garner CC，Richter D，Kindler S.在编码Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶IIα亚单位的mRNA中识别顺作用树突状靶向元件。欧洲神经病学杂志。2001;13:1881–1888.-公共医学

[5] Bramham CR，Wells DG。树突状mRNA：运输、翻译和功能。国家神经科学评论。2007;8:776–789.-公共医学

[6] Bramham CR，Wells DG。树突状mRNA：运输、翻译和功能。国家神经科学评论。2007;8:776–789.-公共医学

[7] Derkach VA，Oh MC，Guire ES，Soderling TR。AMPA受体在突触可塑性中的调节机制。Nat Rev神经科学。2007;8:101–113.-公共医学

[8] Derkach VA，Oh MC，Guire ES，Soderling TR。AMPA受体在突触可塑性中的调节机制。Nat Rev神经科学。2007;8:101–113.-公共医学

[9] Figurov A，Pozzo-Miller LD，Olafsson P，Wang T，Lu B.海马神经营养素对高频刺激和LTP的突触反应的调节。自然。1996;381:706–709.-公共医学

[10] Figurov A，Pozzo-Miller LD，Olafsson P，Wang T，Lu B.海马神经营养素对高频刺激和LTP的突触反应的调节。自然。1996;381:706–709.-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

你的RSS订阅源

长3'UTR BDNF mRNA在海马神经元脊柱形态和突触可塑性中的独特作用

附属

长3'UTR BDNF mRNA在海马神经元脊柱形态和突触可塑性中的独特作用

作者

附属

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

分子生物学数据库

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

分子生物学数据库