在胚胎期小鼠大脑的发育过程中,前脑大脑皮层的神经发生起源于神经上皮的室管膜区(ventricular zone,VZ)。这些来自于VZ层的神经干细胞首先会经历不断的增殖、自我更新,随后逐渐向室管膜下区(subventricular zone,SVZ)运动,完成向中间前体细胞的转换,最后分化产生的神经元以辐射迁移的方式由内向外到达皮层板的特定位置,建立功能完整的六层板状结构。已有文献报道称,异常的胚胎大脑皮层神经发生与许多神经系统疾病相关,如智力发育低下,结节状硬化症等。目前,针对胚胎期大脑皮层神经发生的相关工作已经成为神经系统发育领域的热点问题。因此,阐明这一过程的具体调控机制对了解相关神经性疾病的发生和治疗具有重要的指导意义。Kif2a,是驱动蛋白13(Kinesin-13)家族中的一员,其功能不同于传统的驱动蛋白,并不能够在细胞内沿微管运动运输货物分子。Kif2a主要定位在微管的末端,通过利用ATP水解释放的能量,不断的解聚微管调节微管的动态平衡。在本研究中,我们发现Kif2a参与调控胚胎期大脑皮层的神经发生过程,在体内和体外分别沉默E13.5皮层神经干细胞中的Kif2a明显的抑制了其增殖过程,但是却促进其向神经元的分化。进一步分析发现,Kif2a通过PI3K-AKT-GSK3β信号通路参与调节神经干细胞内β-catenin的水平变化,为深入探究皮层神经发生的分子机制奠定了基础。在成年小鼠大脑的发育过程中,主要存在两个神经发生区,分别来自侧脑室下区(subventricular zone,SVZ)和海马齿状回颗粒细胞下层(subgranular zone,SGZ)。在SVZ区产生的成神经细胞(neuroblasts)会沿着喙侧迁移流(rostral migratory stream,RMS)迁移至嗅球(olfactory bulb,OB),并最终分化成嗅球中间神经元。在SGZ区产生的新生神经元经历不断成熟的过程,最终整合到已有的神经环路中,形成突触连接。正常的海马神经发生是形成和维持功能性神经系统的基础。在生理条件下,海马成年神经发生对于大脑发育来说十分重要,破坏这一过程将导致多种神经性疾病,包括学习与记忆功能障碍、抑郁症等。因此,开展有关成年海马神经发生的工作将有助于对神经系统发育的认知,同时对相关神经性疾病的治疗具有重要的指导意义。Neogenin,是结肠癌缺失蛋白(DCC)的同系物,主要定位于细胞膜上,作为一种跨膜受体来行使功能。其主要配体主要包括神经导向因子netrins,repulsive guidance molecules(RGMs)和骨形成蛋白(BMPs)。Neogenin与其配体相互结合介导多种生物学功能,如轴突导向,神经管形成,细胞存活及肿瘤发生等事件。在本研究中,通过对Neogenin在成年小鼠海马中的表达定位分析发现,Neogenin主要表达在海马中的神经干细胞和未成熟神经元中。通过利用Neogenin的条件敲除鼠,我们特异性敲除海马神经干细胞中的Neogenin,发现缺失Neogenin之后,神经干细胞的增殖能力显著下降,而这种作用是通过影响Gli1基因的表达水平来实现的。在分化阶段,敲除Neogenin促进海马神经干细胞向星形胶质细胞的分化,但对向神经元的分化不具有显著的影响。在观察未成熟神经元树突发育的实验中,我们发现敲除新生神经元中的Neogenin后,其树突发育受到严重的破坏,主要体现在树突突起总长度,分枝数和丰富程度的明显减少。通过脑片电生理记录结果发现,敲除Neogenin明显降低了兴奋性突触传递(mEPSC)的频率,但对抑制性突触传递(mIPSC)并没有显著的影响。在动物行为学实验中,同对照组相比,我们发现在海马神经干细胞中特异性敲除Neogenin后,小鼠更容易表现出抑郁样行为。综上所述,本课题证明了新的调节因子参与调控胚胎期大脑皮层神经发生和成年海马神经发生。Kif2a通过影响β-catenin的水平变化促进胚胎期皮层神经干细胞的增殖,同时抑制其向神经元的分化;Neogenin通过Gli1促进神经干细胞的增殖,抑制星形胶质细胞发生,同时Neogenin还具有促进新生神经元树突发育,抑制抑郁样行为产生的功能。