哺乳动物神经系统的正确布线是一项极其复杂的任务,需要数十亿神经元之间的特定点对点连接。
这一基本生物过程的核心是环境线索调节特定基因表达的能力,这些基因编码的蛋白质可促进神经元存活、轴突生长、分化、突触形成,以及后来的突触可塑性。两个主要的调控事件影响基因表达:核蛋白与基因启动子中的顺式调控元件的结合和激活,以及改变染色质堆积的表观遗传修饰,从而使DNA结合蛋白进入其DNA位点。
我们在实验室进行了几项研究,旨在了解核信号在调节神经元表观遗传修饰和染色质重塑中的作用。最近,我们发现了一类新的非典型增强子,这些增强子与大脑皮层中活性依赖基因的激活有关。
一旦一个基因被转录,它的mRNA就必须被翻译成一种蛋白质,然后将其运输到需要的地方。这种转运在神经元中尤其具有挑战性,因为细胞核可能离蛋白质的最终位置很远。例如,在小鼠胚胎中,感觉神经元的生长锥离细胞体可以是毫米,甚至厘米。因此,许多编码轴突生长过程中或损伤后轴突再生所需蛋白质的信使核糖核酸必须在轴突中运输和局部翻译。
实验室的第二条研究路线是探索位于轴突上的转录物在结构上独特的假设。我们发现轴突mRNA的3'非翻译区进行了局部重塑和切割,产生了一类新的具有未知功能的非编码RNA。