DOCK7在出生后前脑中间神经元前体细胞切向迁移中的双重作用

Dual role for DOCK7 in tangential migration of interneuron precursors in the postnatal forebrain.

作者信息Shinichi Nakamuta, Yu-Ting Yang, Chia-Lin Wang, Nicholas B Gallo, Jia-Ray Yu, Yilin Tai, Linda Van Aelst
PMID29089377
发布时间2017-12-04
DOI10.1083/jcb.201704157

实验完整度

包含体内电穿孔RNAi敲低、活细胞成像、分子替换、蛋白质互作验证及3D Matrigel迁移实验等多个独立证据层级,并进行功能与机制验证。

主要模型

小鼠V-SVZ来源神经母细胞 出生后小鼠前脑V-SVZ-RMS-OB通路 HEK293细胞 3D Matrigel培养的V-SVZ神经母细胞

重点核对

P3新生小鼠侧脑室电穿孔shRNA敲低DOCK7或p116Rip 迁移分析在电穿孔后7天(P10)进行,沿V-SVZ-RMS-OB通路定量分布 活细胞成像在电穿孔后5天(P7-8)进行,每4分钟采集图像,持续4小时 DOCK7 rescue实验使用对Dock7#2 shRNA不敏感的DOCK7 cDNA(去除3'UTR) p116Rip rescue实验使用对p116Rip#1 shRNA不敏感的p116Rip cDNA(点突变)

摘要

在整个生命过程中,脑室-脑室下区的干细胞会产生神经母细胞,这些神经母细胞通过嘴侧迁移流迁移到嗅球,在那里分化为局部中间神经元。尽管在识别引导这些细胞迁移的细胞外因子方面取得了进展,但对控制神经母细胞沿RMS迁移所需形态动态重塑的细胞内机制知之甚少。在本研究中,我们确定DOCK7(DOCK180家族的成员)是出生后小鼠前脑神经母细胞切向迁移所必需的分子。DOCK7通过不同的通路控制前导过程的延伸和胞体移位来调节这些细胞的迁移。它通过Rac依赖性通路控制LP的稳定性/生长,可能通过调节微管网络,同时通过一种先前未识别的肌球蛋白磷酸酶-RhoA相互作用蛋白依赖性通路调节细胞后部的F-actin重塑以促进胞体移位。两条通路的协调作用是确保神经母细胞沿RMS高效迁移所必需的。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
DOCK7是否以及如何调控出生后前脑V-SVZ神经母细胞沿RMS的切向迁移?
核心机制
DOCK7通过DHR2/Rac依赖通路调控LP稳定性/生长(可能通过微管稳定),通过R2/p116Rip依赖通路调控胞体移位(通过细胞后部F-actin重塑)。
主要证据
体内电穿孔敲低DOCK7导致神经母细胞迁移受损,LP缩短且分支增加;活细胞成像显示迁移速度和位移降低;分子替换实验表明DHR2和R2/p116Rip通路分别介导LP和胞体移位;p116Rip敲低或破坏DOCK7-p116Rip相互作用导致胞体移位缺陷,但LP正常。
研究意义
该研究揭示了DOCK7在V-SVZ神经母细胞切向迁移中的双重功能,为理解出生后前脑神经母细胞迁移的分子机制提供了新见解。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证DOCK7在通路中的表达

确定DOCK7在V-SVZ-RMS-OB通路中的表达模式及其在神经母细胞中的亚细胞定位

通过Western blot和免疫组化检测P10和P45小鼠V-SVZ、RMS、OB中DOCK7的表达,并与GFAP、MASH1、DCX、nestin共染;对培养的V-SVZ来源神经母细胞进行免疫荧光染色。

2

敲低DOCK7对神经母细胞迁移的影响

检验DOCK7缺失是否影响V-SVZ神经母细胞沿RMS向OB的迁移

通过体内电穿孔将shRNA(Dock7#1, #2)和EGFP质粒导入P3小鼠侧脑室,7天后分析脑切片中EGFP+细胞沿通路的分布,并测量LP长度;进行rescue实验(Dock7#2 + DOCK7 cDNA)。

3

活细胞成像评估迁移动力学

实时观察DOCK7敲低对神经母细胞迁移距离、位移、速度和LP分支的影响

P2-3小鼠电穿孔tdTomato和shRNA,5天后制备急性脑切片,用转盘共聚焦显微镜以4分钟间隔成像4小时,追踪细胞迁移并量化分支频率。

4

分子替换实验确定DOCK7功能域

确定DOCK7的DHR2和R2结构域在LP稳定性/生长和胞体移位中的各自作用

将DOCK7突变体(DOCK7ΔDHR2, V2022A, ΔR2)与Dock7#2 shRNA共表达,分析迁移表型和LP长度;活细胞成像量化迁移参数。

5

验证DOCK7与p116Rip相互作用

鉴定并验证DOCK7的相互作用蛋白p116Rip

通过酵母双杂交筛选鉴定p116Rip为候选结合蛋白;通过免疫共沉淀(HEK293细胞、脑提取物)、GST pulldown实验和免疫荧光共定位验证相互作用。

6

敲低p116Rip对迁移的影响

验证p116Rip在DOCK7介导的胞体移位中的作用

使用p116Rip shRNAs(#1, #2, #3)敲低p116Rip,分析迁移分布、LP长度和活细胞成像参数;进行rescue实验。

7

在3D Matrigel中追踪核与中心体运动

确定DOCK7/p116Rip信号是否影响核运动(核位移)中的中心体前移和胞体移位

将V-SVZ神经母细胞与PACT-mKO1(中心体标记)共表达,嵌入Matrigel,进行活细胞成像,追踪中心体和胞体运动;使用Lifeact-EGFP观察F-actin动态。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
胎牛血清HyClone--
L-谷氨酰胺Thermo Fisher Scientific--
青霉素Thermo Fisher Scientific--
链霉素Thermo Fisher Scientific--
胰蛋白酶----
neurobasal培养基Thermo Fisher Scientific--
B27添加剂----
GlutaMAX添加剂Thermo Fisher Scientific--
木瓜蛋白酶溶液Sigma-Aldrich--
多聚D-赖氨酸Sigma-Aldrich--
层粘连蛋白Invitrogen--
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
Amaxa核转染系统Lonza--
抗Flag M2琼脂糖珠Sigma-AldrichA2220
Protein G磁珠GE Healthcare--
谷胱甘肽琼脂糖珠GE Healthcare--
抗DOCK7抗体Abcamab118790
抗p116Rip抗体Novus BiologicalsNBP1-81035
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology5174
抗TACC3抗体Abcamab134154
抗HA抗体Sigma-Aldrich11583816001
抗γ-微管蛋白抗体Sigma-AldrichT6557
抗α-微管蛋白抗体Sigma-AldrichT5168
抗Rac1抗体CytoskeletonARC03
抗DOCK7抗体Biossbs-11825R-A488
抗巢蛋白抗体Aves Labs--
抗GFAP抗体Aves Labs--
抗MASH1抗体BD556604
抗DCX抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8066
抗BrdU抗体AbD SerotecOBT0030
抗GFP抗体MBL598
二抗Molecular Probes--
CF647驴抗山羊二抗Biotium20048
抗βIII-微管蛋白/Tuj1抗体CovanceMMS-435P
转盘共聚焦显微镜PerkinElmer--
LSM 780共聚焦显微镜Zeiss--
低温恒温器Leica BiosystemsCM3050S
振动切片机Leica BiosystemsVT1000S
电穿孔仪BTXECM830
聚乙烯亚胺----
蛋白酶抑制剂Roche--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
体内电穿孔敲低
小鼠品系和年龄(CD1 P2-3);质粒注射浓度和体积(2.5-5 μg/μl,2 μl);电穿孔参数(5个50ms脉冲,130V,间隔950ms);分析时间点(7 dpe或14 dpe)
阅读提示:Materials and methods: Postnatal in vivo electroporation and BrdU labeling
脑切片制备和免疫组化
切片厚度(50 μm);固定方法(4% PFA);抗体稀释度;抗原修复条件(BrdU染色需要2N HCl处理)
阅读提示:Materials and methods: Immunohistochemistry
活细胞成像(脑片)
切片厚度(300 μm);成像间隔(4 min)和持续时间(4 h);成像区域(RMSp下部垂直臂);样品培养条件(slice culture medium, 5% CO2, 37°C)
阅读提示:Materials and methods: Time-lapse imaging of migrating neuroblasts in brain slices
Matrigel迁移实验
Matrigel浓度(66.7%);细胞培养时间(嵌入后6-15 h);成像间隔(3 min)和持续时间(2 h);转染方法(Amaxa nucleofection)
阅读提示:Materials and methods: Time-lapse imaging of migrating neuroblasts in Matrigel cultures
统计分析
统计检验方法(Student's t test或one-way ANOVA with Dunnett's post hoc test);显著性标准(p<0.05);数据表示(mean±SEM)
阅读提示:Materials and methods: Statistical analysis