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1、NeuroD对细胞分化的影响【关键词】螺旋-环-螺旋构型;转录因子；神经组织蛋白质类；基因；细胞分化神经源性分化蛋白(neurogenicdifferentiation,NeuroD)最早是通过酵母双杂交分析系统克隆出的一个新的碱性螺旋-环-螺旋(basicHelix-loop-helix,bHLH)家族成员［1］。其生物学作用广泛,除了在神经分化和发育过程中起着重要的作用外,还参与胰腺发育和β细胞分化,对体外培养的细胞系分化也有一定作用。而NeuroD基因敲除的小鼠出现神经系统的某些细胞死亡,可导致小脑、海马结构及内耳感觉神经节细胞的缺失,产生共济失调、耳聋等神经系统方面的功能障碍。笔者就N
2、euroD对细胞分化的影响方面做一综述,为临床相关疾病的治疗提供新的思路。 1NeuroD的来源碱性螺旋-环-螺旋基因(basichelix-loop-helixgenes,bHLH)是发育过程中转录网络的重要组成部分,广泛参与神经和肌肉发生、细胞增殖分化、细胞谱系的决定、性别决定等基本生理过程。其特征结构域包括：一个螺旋-环-螺旋结构域(helix-loop-helixmotif,HLHdomain)及其上游短的碱性氨基酸结构域(basicdomain)。bHLH蛋白主要以同源或异源二聚体形式与DNA上E盒(E-box)序列-CANNTG-结合而发挥功能［2］。根据其与DNA的结合模式,b
3、HLH一般分为3类:(1)能够与E盒增强子序列结合的bHLH蛋白,包括肌浆蛋白(myogenD,MyOD)、神经源性分化蛋白(neurogenicdifferentiation,NeuroD)/弹力蛋白(atonal),少突胶质细胞因子(oligodendrocytelineagegenes,OLIG),神经原质蛋白(neurogenin,NGN)/Tap,Mash/achaete-scute,E-蛋白/少分裂细胞因子(daughterless);(2)能够与N盒(N-box)抑制子序列结合的bHLH蛋白,包括Hes/生毛蛋白(hairy)/断裂增强子［enhancerofsplit,E(SP
4、L)］;(3)不与DNA结合的bHLH蛋白,有真内皮蛋白(intradermal,Id)和细胞外基质(EMC)［3］。bHLH蛋白的主要功能为调节各种干细胞向终末细胞的分化。它的高表达可促进干细胞分化,低表达则抑制干细胞分化,使干细胞处于持续增殖状态。它们在骨骼肌、果蝇的神经干细胞以及脊椎动物的脊髓、端脑皮层的发育过程中发挥着重要作用［4-7］。NeuroD作为bHLH家族的成员之一,主要作为一种分化因子,在前体细胞向成熟细胞转化的过程中起着重要作用。 2基因结构与定位NeuroD基因位于小鼠2号染色体上,人类2号染色体长臂3区2带(2q32),长度约6kb,包括2个外显子和1个内含子,其m
5、RNA为2.6kb,主要在大脑、肠和胰腺细胞中表达。其外显子1由168个碱基组成,编码部分mRNA的5’非翻译区(UTR);外显子2编码剩余部分的5’UTR、蛋白质编码区、3’UTR,蛋白质编码区仅位于外显子2上,在其基因中另发现有8个ATTTA区,为mRNA快速降解信号。与小鼠相比,人的NeuroD基因启动子区高度保守,包括2个转录起始位点(TSP),TATA盒位于距下游TSP约31bp处,调控启动子活性元件位于邻近的408bp区［8］。在小鼠和青蛙中,NeuroD主要在含有不完全分化神经元的组织中表达,如背神经节、听囊、视网膜、嗅上皮、嗅球、松果腺、小脑、海马和皮质。 3NeuroD对细
6、胞分化的作用 3.1NeuroD对胰腺的作用 NeuroD在小鼠脑中被发现的同时,另一组研究人员在仓鼠中克隆出胰岛素基因转录调控因子,被称为BETA2(β-cellE-boxtransactivator2)。经Southern杂交证实,NeuroD与BETA2为同一转录因子。这一发现表明NeuroD在胰腺组织中也同样发挥其功能［8］。 3.1.1NeuroD对胰腺发育的影响 有实验证实,NeuroD对胰岛素基因的表达和调控有着重要影响［8-12］,动物实验也证实NeuroD对胰腺的发育过程起着至关重要的作用［13］。小鼠胚胎期9.5d胰腺即已开始发育,一直到整个胰腺发育完成,在β细胞内
7、均可测及NeuroD蛋白。出生后在所有成熟β细胞和少量α细胞内均见蛋白表达,但在δ和PP细胞内未测及蛋白。 3.1.2作用机制 NeuroD属B类bHLH家族,它与A类bHLH蛋白E47形成二聚体后,高亲和力地与胰岛素基因的E盒结合,在胰岛β细胞中激活胰岛素基因的转录,对胰腺β细胞的发育及生理功能有着重要的作用［13］。在基因敲除小鼠中发现在孕17.5d时β细胞大面积死亡,剩余细胞不足以形成胰
