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神经系统由多种多样的神经元组成神经网络来整合与传递信息。神经递质是神经元间发生突触联系的重要化学分子，离子通道则体现了神经元的电生理特性。脊髓背角分布着两群功能不同的中间神经元，兴奋性神经元和抑制性神经元，它们使用不同的神经递质。兴奋性神经元以谷氨酸作为神经递质，而抑制性神经元利用GABA、甘氨酸和神经肽作为递质。本论文的工作主要研究了在胚胎发育过程中，转录因子对脊髓背角神经元中神经递质表型的遗传调控作用。
第一部分工作中，我们发现转录因子Ptf1a、Lbx1和Pax2在决定脊髓背角的GABA能神经元分化命运的同时，也决定了甘氨酸和神经肽的递质表型。利用原位杂交的方法，我们分析了Ptf1a、Lbx1和Pax2基因敲除小鼠中脊髓背角甘氨酸和神经肽的表达状况。首先，Ptf1a作为控制抑制性神经递质的上游转录因子，为甘氨酸神经元标志分子GlyT2和一系列神经肽，包括神经肽Y(NPY)、孤啡肽(N/OFQ)、生长抑素(SOM)、脑啡肽(ENK)、强啡肽(DYN)和甘丙肽(GAL)表达所必需。其次，Pax2是Ptf1a的下游分子，它控制了一系列递质表型的表达，其中包括GlyT2、NPY、N/OFQ、DYN和GAL等，但它并不决定SOM和ENK的表达。最后，由于Lbx1敲除小鼠发育晚期脊髓背角中神经元发生凋亡，我们只检测了早期Lbx1对神经元递质表型决定的调控作用。Lbx1在胚胎发育早期为GlyT2、NPY及N/OFQ表达必需，并且部分调控了SOM表达。我们的研究表明，脊髓背角中抑制性神经元的递质表型由转录因子Ptf1a、Pax2及Lbx1协同决定。
第二部分工作揭示了转录因子Tlx3对离子通道表达的调控。K+通道是一个复杂而极具多样性的家族。描述神经系统中K+通道的表达分布形式，有助于更好地了解K+通道在小鼠不同神经元中的功能。发育过程中，K+通道在不同类型神经元中的表达，受到转录因子网络的复杂调控。首先，我们克隆到小鼠的73个K十离子通道主要亚基(principle subunit)的基因和3个酸敏感离子通道基因，用原位杂交的方法，分析了这76个离子通道在E14.5d～P30时期小鼠脊髓、背根神经节和交感神经节中的表达分布形式，共筛选到24个离子通道基因在脊髓特异性表达，30个基因在背根神经节表达，5个基因表达在交感神经节中。然后通过原位杂交的方法，分析E16.5d或P0时期Tlx1-/-Tlx3-/-小鼠的离子通道表型，我们发现转录因子Tlx1/3在脊髓背角调控了Kv4.2、Kir3.2、Kcnk9、ASIC2a的表达；在背根神经节(DRG)中Tlx1/3完全控制了SK1的表达，同时调控了Kcnhl、Kcnh2、Kcnh6和ASIC2a在部分DRG细胞中的表达；交感神经节Kcnk9、SK3、ASIC2a的表达在发育过程中也依赖于Tlx1/3的调控。