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非神经细胞对轴突束和营养支持的影响

发表时间:[2020-12-28 15:25:13]

内耳的听觉感觉神经元支配着耳蜗内的毛细胞,并将该信息传递到脑干内的听觉核。它们形成的周围神经节-耳蜗神经节-出现在小鼠胚胎第10.5天左右的耳囊附近(Ruben,1967)。随着神经节的凝结,新生的感觉神经元分化为双极神经元,其中一个过程(中央轴突)生长到脑干,而另一个过程(外周轴突)向发育中的耳蜗内的新生毛细胞生长-中心和外围非常复杂的解剖结构。

听觉装置的非神经元细胞成分在耳蜗的形态发生中至关重要。这些细胞衍生自头部神经cells细胞,已知表达转录因子Pou3f4(因其与Pit,Oct和Unc转录因子的DNA序列同源性而命名; GenBank登录号为EDL14021.1)(Ryan和Rosenfeld,1997; Long等,1997)。 Coate等,2012)。此外,已知人类和其他哺乳动物中Pou3f4基因的突变是导致先天性X连锁性耳聋的最常见形式-DFNX2突变(Kok等,1995),表明这些细胞必须在耳蜗神经节发育中起重要的形态发生作用。

为了了解Pou3f4阳性非神经细胞可能发挥的作用,托马斯·科特(Thomas Coate)博士(华盛顿特区乔治敦大学生物学系)请Aves Labs帮助设计鸡抗小鼠Pou3f4抗肽抗体,在他的小组的免疫组织化学(IHC)研究中很有用。通过使用这种抗体的替代宿主,他认为这些鸡的IgY抗体将与在兔和小鼠中制造的许多标记抗体一起使用。

由于DNA的空间位阻和细胞核的紧密区域,在任何与DNA结合的核蛋白(包括转录因子)中选择肽序列要比花园品种的细胞质蛋白难一些。需要避免涉及DNA结合的表位,或什至远离DNA结合区但被这种巨大聚合物掩盖的表位。使用我们专有的ImmunogenicityAlgorithm®,我们在小鼠Pou3f4序列中鉴定了一种特别有希望的肽序列,该序列符合我们的免疫原性标准(请参见下面的图1)。它由靠近该蛋白中间部分(341个残基蛋白质的#158-179残基)的22-mer组成。与Coate博士协商后,我们在该序列的N端添加了一个半胱氨酸和一个合成的间隔氨基酸,


图1.通过ImmunogenicityAlgorithm®鉴定的Pou3f4转录因子中肽序列(黄色框,残基#158-179)的位置。粉红色的方框代表蛋白质的Pou3f4 DNA结合区(残基#278-337)。图底部的红色双螺旋表示DNA,包括基因上的Pou3f4转录因子结合结构域。

在7周的时间内将这种肽的KLH偶联物注射到两只蛋鸡的胸肌中,然后在第4次注射后的3周内收集卵。从这些蛋中的12个中,我们使用我们的专有方法纯化了2178 mg的IgY,从这种IgY制备物中,我们进一步纯化了29 mg的亲和纯化抗体。由于母鸡在鸡蛋收集阶段没有受到伤害,因此我们还进行了额外的注射并收集了更多的鸡蛋。

Coate博士团队和合作者将这种抗体与其他抗体一起使用,发现Pou3f4非神经元细胞对耳蜗神经节发育有许多影响。为了确定这些非神经元细胞是否对耳蜗神经节的听觉感觉神经元有营养作用,他们研究了听觉感觉神经元的数量。图2显示了不同出生后年龄的听觉(螺旋)神经节的感觉神经元之间的解剖关系。图b是P0小鼠(即新生儿);图c是P8小鼠(即,出生后第8天);面板d是P29鼠标。通过HuD染色鉴定的神经元显示为绿色,而表达Pou3 / 4基因产物的非神经元间充质细胞显示为品红色。小图h量化了来自野生型和Pou3 / 4基因敲除小鼠的数据,


图2。小鼠出生后各个阶段通过耳蜗的切片的免疫组织化学染色研究(面板b。P0;面板c。P8;面板d,P29)。在这些显微照片中,绿色显示了耳蜗(螺旋)神经节及其表达HuD基因产物的感觉神经元,而洋红色则看到了构成耳蜗内其他大多数细胞类型的非神经元头间充质细胞。面板e是这些细胞位置的低功率和高功率图,并显示了与毛细胞的解剖关系。I型感觉神经元SGN支配内部毛细胞;II型感觉神经元支配外毛细胞;小图h显示了野生型P29和P45小鼠(条1和3中的黑点)和Pou3f4-敲除小鼠(条2和4中的蓝点)的耳蜗(螺旋)神经节中的神经元细胞数目。小图h显示,敲除Pou3 / 4f的小鼠在听神经节中包含明显更少的感觉神经元。(面板摘自Brooks et al。,2020图1)


这些研究表明,胚胎和出生后早期耳蜗的表达Pou3 / 4f的非神经元细胞与神经支配Corti毛细胞的感觉神经元之间存在明显的营养相互作用。


参考文献

  • Brooks,PM,Rose,KP,Macrae,ML,Rangoussis,KM,Gurjar,M.,Hertzano,R.和Coate,TM(2020)。表达Pou3f4的听性间质细胞促进产后小鼠耳蜗中螺旋神经节神经元的存活。系统神经科学研究DOI:10.1002 / cne.24867。
  • Coate,TM,Raft,S.,Zhao X.,Ryan,AK,Crenshaw III,EB和Kelley,MW(2012)。耳间质细胞通过Pou3f4 / EphA4信号通路调节螺旋神经节轴突束。神经元73(1):49-63。
  • Coate,TM,Spita,NA,Zhang,KD,Isgrig,KT和Kelley,MW(2015)。Neuropilin-2 / Semaphorin-3F介导的排斥作用通过螺旋神经节神经元促进毛发内神经支配。eLife DOI:10.7554 / eLife.07830。
  • Kok,YJM De,Maarel,SM Van Der,Bitner-glindzicz,M.,Malcolm,S.,Pembrey,ME,Ropers,H。和Cremers,M。(1995)。X链接的混合性耳聋与POU域基因POU3F4中的突变之间的关联。科学267(5198):685–688。
  • 鲁本·罗杰(Ruben RJ)。(1967)。小鼠内耳的发育:终端有丝分裂的放射自显影研究。耳鼻喉科学报。(增补220):221–244。
  • Ryan AK,Rosenfeld MG。(1997)。POU域家族的价值观:灵活性,合作伙伴关系和发展准则。基因开发 11:1207–1225。