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背景: 神经祖细胞数目的扩增在大脑皮质的发育过程中对控制大脑的大小起着至关重要的作用,神经祖细胞的增殖如果出现障碍的话会导致大脑皮质发育不全,在临床上表现为小脑畸形(microencephaly)的症状。神经祖细胞的增殖受到各种细胞周期调控因子的调控。本文将要阐述的调控因子p21(也被称为Cdkn1a或者Cip1),是一种依赖细胞周期蛋白的激酶的抑制剂。它在小鼠大脑皮质发育的过程中可抑制放射胶质细胞(radial glial cells,RGCs)和中间祖细胞(intermediateprogenitors,IPs)的增殖。因此,在正常大脑皮质的发育初期,p21基因的表达必须被抑制,否则会使得RGCs和IPs的数目不足从而导致大脑皮质发育不全。曾有研究发现一种小分子RNA miR-17在癌变的过程中可靶向抑制p21基因的表达,但是它在大脑皮质的发育过程中扮演什么样的角色仍有待探讨。本研究旨在揭示在大脑皮质发育过程中p21基因表达水平由miR-17调控的分子机制,同时也试图从小分子RNA表达异常的角度来解释小脑畸形的一种可能发病机制。 方法: 1.我们利用实时定量反转录PCR技术测定E12.5、E13.5、E14.5、E15.5、E17.5以及P0小鼠的背侧大脑皮质中miR-17和p21的表达水平的变化趋势; 2.我们将miR-17和p21基因的3UTR共转染到Neuro2a细胞中进行荧光素酶实验以证实miR-17在体外对p21基因的靶向抑制作用; 3.我们对胚胎期13.5天的小鼠实行子宫内胚胎电转染,将p21、miR-17等质粒导入胚胎小鼠的侧脑室区,在24h后将胚胎小鼠脑组织制成冰冻切片,通过免疫荧光染色、细胞计数来验证miR-17在体内对p21基因的靶向抑制作用以及miR-17对神经祖细胞增殖活动的影响。 结果: 1.从E12.5至P0过程中,p21在大脑皮质中的表达水平逐渐上升,而miR-17的表达水平逐渐下降; 2.miR-17在体外可以显著抑制p21的表达(p<0.001); 3.在E13.5小鼠的大脑皮质中过表达p21基因后,RGCs和IPs数目显著减少(p<0.001,p<0.01); 4.在E13.5小鼠的大脑皮质中抑制p21基因表达后,RGCs数目显著增多,而IPs数目显著减少(p<0.01,p>0.1); 5.在E13.5小鼠的大脑皮质中过表达miR-17后,RGCs和IPs数目显著增多(p<0.05,p<0.01); 6.在E13.5小鼠的大脑皮质中阻断miR-17的功能后,RGCs和IPs数目显著减少(p<0.001,p<0.001); 7.在E13.5小鼠的大脑皮质中同时表达p21基因和miR-17后,与同时表达p21基因和突变无效的miR-17的对照组相比,RGCs和IPs数目显著增多(p<0.01,p<0.001)。 结论: 1.p21的表达抑制胚胎期大脑皮质中神经祖细胞的增殖; 2.p21基因是miR-17作用的一个靶点; 3.miR-17促进胚胎期皮质中神经祖细胞的增殖; 4.阻断miR-17活性后胚胎期皮质中神经祖细胞的增殖活性减弱; 5.miR-17对神经祖细胞增殖的促进作用可补救p21对神经祖细胞增殖的抑制作用; 6.miR-17在大脑皮质发育过程中通过抑制p21基因的表达来发挥维持神经祖细胞数目的作用。