生物物理所揭示頭小畸形致病基因Cenpj的新功能

　　3月13日，中國科學院生物物理研究所王曉群研究組在神經科學雜志The Journal of Neuroscience 發表了題為Cenpj regulates cilia disassembly and neurogenesis in the developing mouse cortex 的研究成果，該工作闡明了在小鼠大腦皮層發育過程中中心體蛋白Cenpj對體內纖毛解聚和神經發生的調控作用。

　　頭小畸形是一類神經系統發育型疾病，頭小畸形患者的頭部尺寸僅為正常同齡人的三分之一，伴有智力發育障礙、情緒失控等癥狀，嚴重影響患者的正常生活。導致頭小畸形的突變大都是編碼中心體蛋白的基因，該文關注一種導致頭小畸形的中心體基因Cenpj，它不僅可以調控中心粒的生長，也可以控制細胞骨架結構。

　　為了探討人類Cenpj突變引起腦發育缺陷的病理機制，研究人員首先利用Cre-Loxp技術在小鼠的大腦皮層中特異性敲除Cenpj基因后得到Cenpj條件敲除小鼠（CenpjCKO）。這些小鼠穩定地出現了類似于頭小畸形病人的病理特征，包括頭小、皮層變薄、神經元數量減少的表型。該研究發現胚胎期的Cenpj條件敲除小鼠（CenpjCKO）的神經干細胞數量顯著減少，增殖分裂能力明顯降低，并伴隨有大量的細胞凋亡現象。研究人員還發現由于Cenpj基因的缺失，纖毛，這種真核細胞表面的細胞器也會發生結構的改變。神經干細胞的纖毛由于Cenpj基因的缺失而變長，纖毛附屬物結構也變得異常。此外，在成體期，Cenpj缺失會導致成體神經干細胞中的初級纖毛和運動纖毛變得細長，腦室下區( SVZ )的細胞增殖減少以及嗅球新生神經元數量降低。通過轉錄組學的研究和分析，研究人員發現Cenpj通過一種末端導向的運動蛋白Kif2a調節纖毛的分解和神經發生，當纖毛不能在細胞周期發生前分解可能是神經前體細胞周期延遲和神經發生障礙的原因。這項研究為深入了解纖毛在人類皮層發育和Cenpj突變引起的原發性頭小畸形中的作用提供了依據。

　　該工作由王曉群課題組獨立完成。王曉群為論文的通訊作者，課題組博士研究生丁文玉及研究員吳倩為論文第一作者。生物物理所生物成像中心張建國、孫磊和彭燦在電鏡樣品制備和電鏡圖像采集方面提供了技術支持。該研究得到國家科技部、自然科學基金委和中科院的項目支持。

圖：中心體蛋白Cenpj對體內纖毛解聚和神經發生的調控作用