【摘要】：Rac1屬于小G蛋白Rho GTPases家族的一員,通過調(diào)控細(xì)胞骨架及形態(tài)影響細(xì)胞遷移、軸突導(dǎo)向等生理過程,在腦內(nèi)發(fā)揮重要作用。但Rac1的動態(tài)激活過程對腦內(nèi)的生理學(xué)功能的影響尚不明確。近期報道可通過Rac1的光活化形式(photoactivatable Rac1,PA-Rac1)實(shí)現(xiàn)對Rac1活性的時空特異性操控。因此,我們構(gòu)建并包裝了由小鼠膠質(zhì)原纖維酸性蛋白(mouse glial fibrillary acidic protein,m GFAP)啟動子驅(qū)動的PA-Rac1及其光脫敏(light-insensitive)突變體PA-Rac1-C450A的腺相關(guān)病毒(adenoassociated virus,AAV),擬通過光刺激實(shí)時操控星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)Rac1的活性。我們將AAV-PA-Rac1及AAV-PA-Rac1-C450A感染原代星形膠質(zhì)細(xì)胞。熒光實(shí)時成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示光刺激表達(dá)PA-Rac1的原代星形膠質(zhì)細(xì)胞時,在光刺激點(diǎn)附近表現(xiàn)出細(xì)胞膜的突起,而光刺激表達(dá)PA-Rac1-C450A的原代星形膠質(zhì)細(xì)胞時,其細(xì)胞膜形態(tài)無明顯改變。為進(jìn)一步探究Rac1激活對小鼠關(guān)聯(lián)性學(xué)習(xí)的影響,我們在小鼠背側(cè)海馬腦區(qū)注射AAV-PA-Rac1及AAV-PA-Rac1-C450A,在條件恐懼性記憶的訓(xùn)練過程中光激活背側(cè)海馬的Rac1。結(jié)果顯示,表達(dá)PA-Rac1的小鼠在訓(xùn)練過程中的學(xué)習(xí)曲線顯著低于對照組,而表達(dá)其突變體PA-Rac1-C450A組小鼠學(xué)習(xí)曲線和對照組相比無顯著差異,表明光激活海馬星形膠質(zhì)細(xì)胞Rac1抑制了小鼠條件性恐懼記憶的形成。以上結(jié)果提示,背側(cè)海馬星形膠質(zhì)細(xì)胞Rac1的激活參與小鼠的場景關(guān)聯(lián)性學(xué)習(xí)過程。
[Abstract]:Rac1, a member of the small G protein Rho GTPases family, plays an important role in the brain by regulating the cytoskeleton and morphology affecting cell migration, axonal guidance and other physiological processes. However, the effect of dynamic activation of Rac1 on the physiological function of brain is not clear. Recently, it has been reported that the space-time specific manipulation of Rac1 activity can be realized by the photoactivation form (photoactivatable Rac1,PA-Rac1) of Rac1. Therefore, we constructed and packaged the adeno-associated virus (adenoassociated virus,AAV) of PA-Rac1 and its photodesensitized (light-insensitive) mutant PA-Rac1-C450A driven by mouse glial fibrillar acidic protein (mouse glial fibrillary acidic protein,m GFAP promoter. The activity of Rac1 in astrocytes was controlled in real time by light stimulation. We infected primary astrocytes with AAV-PA-Rac1 and AAV-PA-Rac1-C450A. The results of fluorescence real-time imaging showed that when primary astrocytes expressing PA-Rac1 were stimulated by light, the protrusions of cell membrane were observed near the photostimulation point, while the primary astrocytes expressing PA-Rac1-C450A were stimulated by light. There was no significant change in the morphology of the cell membrane. In order to further investigate the effect of Rac1 activation on related learning in mice, we injected AAV-PA-Rac1 and AAV-PA-Rac1-C450A, into the dorsal hippocampal region of mice during the training of conditional phobia memory. The Rac1. of dorsal hippocampus was activated by light. The results showed that the learning curve of the mice expressing PA-Rac1 was significantly lower than that of the control group during training, but there was no significant difference between the mutant PA-Rac1-C450A group and the control group. The results showed that light activation of hippocampal astrocytes Rac1 inhibited the formation of conditioned fear memory in mice. These results suggest that the activation of Rac1 in dorsal hippocampal astrocytes is involved in the scene correlation learning process in mice.
【作者單位】： 復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)神經(jīng)生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室藥理研究中心;
【基金】：supported by the Major Research Plan of National Natural Science Foundation of China(No.91632307)
【分類號】：R338

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本文編號：2492430