清华大学Cell子刊发表CRISPR研究重要成果

【字体: 时间:2015年04月07日 来源:生物通

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  来自清华大学、中科院植物研究所的研究人员报告称,他们通过采用体细胞CRISPR-Cas9技术造成Anillin条件性突变,证实Anillin调控了神经元迁移和神经元轴突生长。这项研究发表在4月2日的《current biology》杂志上。

  

生物通报道  来自清华大学、中科院植物研究所的研究人员报告称,他们通过采用体细胞CRISPR-Cas9技术造成Anillin条件性突变,证实Anillin调控了神经元迁移和神经元轴突生长。这项研究发表在4月2日的《current biology》杂志上。

清华大学生命科学学院的欧光朔(Guangshuo Ou )研究员是这篇论文的通讯作者。其课题组主要研究方向为以线虫的Q神经前体细胞为对象,研究细胞骨架和信号转导蛋白如何调控神经系统的发育。

神经元是构成神经系统结构和功能的基本单位,其形成的各种生理连接是维持正常脑功能的基础。神经元迁移是一个决定神经元在神经系统最终定位的基本过程,通过整合多个细胞和分子事件,神经迁移使得神经前体细胞在整个大脑移动,到达它们的最终目的,为后续的神经回路连线打下了基础。而轴突是神经元与神经元以及其他细胞之间形成连接的最重要结构之一,其形态和功能的完整是保证神经元正常生理活动的重要条件。因此,神经元迁移和神经元轴突生长是神经发育过程中至关重要的事件(延伸阅读:Science:神经元迁移与表观遗传调控)。

条件性基因突变方法是在分子水平上研究细胞和发育生物学的关键技术。基于Cre-LoxP和Flp-FRT系统的条件性基因敲除方法被广泛应用于多种模式动物中,但该方法实验周期漫长,成本昂贵。近来,两种人工核酸酶,包括转录活性样效应因子核酸酶(TALENs)和CRISPR-Cas9核酸酶,对许多物种的基因组实现了高效的靶向编辑。2013年和2014年,欧光朔课题组分别利用TALEN和CRISPR-Cas9技术在线虫中实现了高效快捷的条件性靶向基因组编辑,相关研究论文发表在Nature Biotechnology和Developmental Cell杂志上。

在这篇新论文中研究人员报告称,发现一种细胞浆移动支架蛋白Anillin在细胞迁移和轴突生长过程中重新分布至线虫Q神经前体细胞前缘。为了绕开对在细胞浆移动中对Anillin的需求,他们采用体细胞CRISPR-Cas9技术在Anillin中引入条件突变。由此证实了Anillin通过在前缘稳定F-actin网络调控了细胞增殖和生长锥延伸。生物化学分析结果显示,通过对抗Cofilin 的F-actin切割活性,Anillin的actin结合结构域足以稳定F-actin。他们进一步揭示RhoG/MIG-2的活性形式直接与Anillin结合,将其招募到了前缘。

这些研究结果揭示出了在神经元迁移和轴突生长过程中,Anillin将RhoG信号转导至肌动蛋白细胞骨架的一条新信号通路。

(生物通:何嫱)

作者简介:

欧光朔

博士,研究员, 博导;1994-2001 中国农业大学生物学院,获理学学士、硕士学位;2001-2006 美国加利福尼亚州大学戴维斯分校,获细胞和发育生物学博士学位;2007-2011 美国加利福尼亚州大学旧金山分校/霍华德休斯医学研究院 (HHMI),博士后;2011-2013   中国科学院生物物理研究所,研究员,博士生导师;现任清华大学研究员、博士生导师;

科研领域和研究方向:以线虫的Q神经前体细胞为对象,研究细胞骨架和信号转导蛋白如何调控神经系统的发育。Q神经前体细胞发育过程包括不对称分裂、长距离迁移、细胞凋亡及神经丝的形成,最终产生触觉神经元和中间神经元。我们建立了活体荧光显微成像方法,在细胞器和分子水平上实时记录Q细胞发育过程。我们发展了对线虫野生型基因组进行条件性基因突变方法,研究Q细胞发育分子机制。

生物通推荐原文摘要:

Anillin Regulates Neuronal Migration and Neurite Growth by Linking RhoG to the Actin Cytoskeleton

Neuronal migration and neurite growth are essential events in neural development, but it remains unclear how guidance cues are transduced through receptors to the actin cytoskeleton, which powers these processes. We report that a cytokinetic scaffold protein, Anillin, is redistributed to the leading edge of the C. elegans Q neuroblast during cell migration and neurite growth. To bypass the requirement for Anillin in cytokinesis, we used the somatic CRISPR-Cas9 technique to generate conditional mutations in Anillin. We demonstrate that Anillin regulates cell migration and growth cone extension by stabilizing the F-actin network at the leading edge. Our biochemical analysis shows that the actin-binding domain of Anillin is sufficient to stabilize F-actin by antagonizing the F-actin severing activity of Cofilin. We further uncover that the active form of RhoG/MIG-2 directly binds to Anillin and recruits it to the leading edge. Our results reveal a novel pathway in which Anillin transduces the RhoG signal to the actin cytoskeleton during neuronal migration and neurite growth.

 

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