上海生科院揭示軸突富集的miRNA調控軸突發育的分子機制

　　國際學術期刊Cell Reports 于12月17日在線發表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所鮑嵐研究組的最新研究進展：FMRP-Mediated Axonal Delivery of miR-181d Regulates Axon Elongation by Locally Targeting Map1b and Calm1。該研究揭示了RNA結合蛋白FMRP能夠負責軸突中miR-181d的運輸并通過調控靶基因Map1b以及Calm1的軸突局部翻譯，進而調控軸突發育的過程。

　　神經元作為一類高度特化的細胞，形成樹突和軸突。神經元胞體中的mRNA可以運輸至樹突和軸突，并通過局部翻譯來參與調控神經元的重要生理功能。作為轉錄后翻譯的重要調節因子，microRNA（miRNA）已經被發現定位于神經元的樹突和軸突中，并參與調控神經元的樹突發育以及突觸可塑性的建立。盡管已經有研究發現miRNA在軸突中的存在，但在不同類型的神經元軸突中的miRNA的分布、功能、作用機制以及轉運模式并不是很清楚。

　　在研究員鮑嵐的指導下，博士后王斌和博士研究生潘林通過建立胚胎時期初級感覺神經元微流小室分隔培養系統，發現miR-181d選擇性地富集于初級感覺神經元軸突中，并通過調控其下游靶分子Map1b和Calm1在軸突側的局部翻譯來參與神經元軸突的延伸。進一步通過RNA免疫共沉淀、原位雜交和活細胞成像實驗，發現FMRP能夠結合miR-181d、Map1b和Calm1，并負責他們在軸突中的定位和運輸。Fmr1I304N小鼠和培養的初級感覺神經元胞體中FMRP下降均使軸突miR-181d、Map1b和Calm1下調，從而導致軸突中MAP1B和calmodulin蛋白水平下降。神經生長因子（NGF）能夠通過促進Map1b和Calm1從FMRP和miR-181的抑制顆粒中釋放，發生局部翻譯以促進神經元軸突的延伸。該工作揭示了FMRP介導的miR-181d和其結合mRNAs軸突運輸和局部蛋白合成調控的軸突延伸機制，為進一步理解miRNA在軸突發育中的功能提供了新的研究思路。

　　該工作得到了國家科技部、國家基金委、中國博士后科學基金、中國科學院上海生命科學研究院博士后項目基金以及上海市博士后科研基金的資助。