小鼠生长因子PCR芯片

背景^[1-6]

小鼠生长因子PCR芯片含有84个小鼠生长因子基因，包括凋亡调节因子，细胞分化因子，发育调控因子（如胚胎发育、骨骼发育、神经系统发育、心脏发育、肺发育等），形态因子等。

生长因子，是一类调节微生物正常生长代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。广义的生长因子除了维生素外，还包括碱基、嘌呤、嘧啶、生物素和烟酸等，有时还包括氨基酸营养缺陷突变株所需要的氨基酸在内；而狭义的生长因子一般仅指维生素。一类通过与特异的、高亲和的细胞膜受体结合，调节细胞生长与其他细胞功能等多效应的多肽类物质。存在于血小板和各种成体与胚胎组织及大多数培养细胞中，对不同种类细胞具有一定的专一性。通常培养细胞的生长需要多种生长因子顺序的协调作用，肿瘤细胞具有不依赖生长因子的自主性生长的特点。

生长因子多为广义的肽激素，有胰岛素、表皮生长因子（EGF）、成纤细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）、血小板来源增殖因子（platelet－derived growth factor，PDGF）以及生长激素释放抑制因子（somatostatin=SRIH）等。

在肽激素之外，皮质醇和甲状腺素（T3）等也属于生长因子。在这些物质中，已知激素之外的物质可作为培养细胞生长因素已被发现，但推测也是活体的发育因子。所以认为组织培养是探索活体发育因子的良好的实验手段。简而言之，微生物生命活动不可缺少，而微生物自身又不能合成的微量有机物质都可称为生长因子。

生长因子是存在于生物体内，对生物的生长、发育具有广泛调节作用的活性蛋白质或多肽类物质。其一般特性是能与细胞膜特异受体结合，具有调控细胞生长、发育的作用，对人体的免疫、造血调控、肿瘤发生、炎症与感染、创伤愈合、血管形成、细胞分化、细胞凋亡、形态发生、胚胎形成等方面产生着重要的调控作用。细胞因子子广泛存在予机体内各种组织，包括成熟组织和胚胎组织，并通过自分泌和或旁分泌方式调节各种细胞的增殖和分化。许多体外培养的细胞也能释放生长因子。

应用^[7][8]

小鼠生长因子PCR芯片可用于小鼠模型生长因子信号通路：

学习记忆是脑的一项高级神经功能。N-甲基-D-天门冬氨酸(N-methyl-D-aspartate，NMDA)受体，特别是其NR2B亚基在学习记忆过程中起重要作用，揭示其生理功能对阐明学习记忆的具体分子机理具有重要意义。前脑特异过表达NR2B亚基的转基因(Tg)小鼠表现为NMDA受体通道开放时间延长，活性增加，突触对10-100Hz刺激的反应增强，并在多种行为学测试中表现出更好的学习和记忆能力，但其确切的分子机理还未阐明。

本研究首先利用定量PCR技术检测19月龄、24月龄Tg小鼠海马和皮层中NMDA受体NR1、NR2A和NR2B三个亚基的表达情况，然后运用基因芯片技术和定量PCR技术分别考察3月龄、19月龄和24月龄Tg小鼠海马和皮层中基因的表达变化情况，再利用cluster3.0软件进一步分析差异表达基因和相关的信号通路，初步探讨Tg小鼠学习记忆能力增强的分子机理。

芯片结果表明，细胞内钙释放通道Ryranodine受体(RyR)及其相关基因Triadin 2(Trdn)和富含组氨酸的钙结合蛋白(Hrc)，钙／钙调依赖的蛋白激酶Ⅳ(CaMIV)以及一些转录相关基因的表达都发生了改变。RyR基因已被证实在学习记忆中具有重要作用，但是其作用机理以及NR2B如何对之调节还不清楚。在突触后致密处，NR2B可通过PSD95-GFAP-Shank将Homer与NMDA受体复合物联系起来。而在骨骼肌中，Homer-1c可通过与RyR1和RyR2互作来调节其功能。所以我们推测骨骼肌中RyR-Homer-1c的互作也可能在脑中存在。

另外，gyR不仅通过影响基因转录而影响学习记忆，而且还可被NO-cGMP-PKG通路激活，从细胞内钙库释放出大量的钙，增加CREB的磷酸化水平并产生晚期长时程增强(L-LTP)。而NO也是NMDA受体的下游通路之一，并参与调节CREB的磷酸化过程。为了考察RyR基因在学习记忆中的作用机制，本实验分别利用荧光定量PCR技术、免疫共沉淀技术以及Western blot等分子生物学技术，考察RyR1-3及其相关基因的表达变化，RyR和Homer-1c的相互作用以及磷酸化的CREB蛋白水平的变化，进一步探讨Tg小鼠学习记忆能力增强的分子机理。

参考文献

[1]Cerebellar regulation mechanisms learned from studies on GluRδ2[J].Tomoo Hirano.Molecular Neurobiology.2006(1)

[2]Functional interaction of NMDA and group I metabotropic glutamate receptors in negatively reinforced learning in rats[J].A.Gravius,M.Pietraszek,W.J.Schmidt,W.Danysz.Psychopharmacology.2006(1)

[3]Fibroblast growth factors and their receptors in the central nervous system[J].Bernhard Reuss,Oliver Bohlen und Halbach.Cell and Tissue Research.2003(2)

[4]BIMU 1 and RS 67333,two 5-HT 4 receptor agonists,modulate spontaneous alternation deficits induced by scopolamine in the mouse[J].Naunyn-Schmiedeberg’s Archives of Pharmacology.2003(6)

[5]Phosphorylation of the triadin cytoplasmic domain by CaM protein kinase in rabbit fast-twitch muscle sarcoplasmic reticulum[J].Pierangelo Colpo,Alessandra Nori,Roberta Sacchetto,Ernesto Damiani,Alfredo Margreth.Molecular and Cellular Biochemistry.2001(1)

[6]Ras-related and MAPK signalling in neuronal plasticity and memory formation[J].C.Mazzucchelli,R.Brambilla*.Cellular and Molecular Life Sciences.2000(4)

[7]Learning abilities depend on NMDA-receptor density in hippocampus in adult rats[J].J.Stecher,W.E.Müller,S.Hoyer.Journal of Neural Transmission.1997(2)

[8]李春霞.NR2B转基因小鼠学习记忆能力增强的分子机理研究[D].华东师范大学,2006.