生物钟通过磷酸二酯酶家族中的PDE4A来调控斑马鱼中枢神经系统的毛特纳细胞轴突再生

《npj Regenerative Medicine》：Circadian clocka regulates the zebrafish central neuronal Mauthner-cell axon regeneration via phosphodiesterase family pde4a

　　

摘要

轴突再生是修复脊髓损伤的关键。昼夜节律在轴突再生过程中起着调控作用，而内源性的分子时钟则是形成和维持昼夜节律的分子基础。CLOCK是内源性分子时钟中最核心的转录因子之一。然而，CLOCK在轴突再生中的作用至今仍不明确。因此，本研究探讨了昼夜节律基因clocka如何调控斑马鱼中枢神经中的Mauthner细胞（M细胞）的轴突再生。通过M细胞轴突再生模型，我们发现，在双光子激光消融后，M细胞的轴突会呈现出与昼夜节律相位相关的再生现象；而在clocka突变体中，M细胞的这种相位依赖性再生现象消失，其再生能力也受到抑制。随后，通过单细胞电穿孔、单细胞捕获、转录组测序以及Rolipram处理等方法，我们证实clocka对于M细胞轴突再生是必需的，并且它通过磷酸二酯酶pde4a-cAMP通路来调控轴突再生。这些研究结果共同表明，内源性分子时钟基因clocka可通过pde4a-cAMP途径调控斑马鱼中枢M细胞的轴突再生，为中枢神经修复的节律性调控提供了新的见解。