3’非翻译区（3’UTR）对轴突翻译及视神经再生的调控

《Molecular Neurodegeneration》：3’UTR regulation of axon translation and optic nerve regeneration

　　

摘要

背景

在成年哺乳动物的中枢神经系统（CNS）中，轴突再生的失败限制了创伤性损伤或神经退行性疾病后的恢复。局部蛋白质翻译被认为在高度分隔的神经元中调节轴突生长起着重要作用。mRNA的3’非翻译区（3’UTRs）在RNA定位和修饰中起着关键作用。在这里，我们研究了3’UTRs在生长锥和轴突再生中的调控机制。

方法

利用荧光恢复后光漂白（FRAP）技术，我们检测了原代神经元远端生长锥中mRNA 3’UTRs相关局部翻译的动态变化，最初比较了通常位于轴突中的Gap43的3’UTRs和通常分布在细胞体和轴突中的γ-肌动蛋白（Actg1）的3’UTRs。分析了在营养因子和去极化刺激下局部翻译模式，实验中使用了或不使用了翻译抑制剂异烟霉素。腺相关病毒载体被用来在体内视网膜神经损伤后表达具有特定3’UTRs的持续活性Src。通过检测轴突生长和Src信号传导来识别3’UTRs在轴突再生中的功能。统计分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA）或Kruskal-Wallis检验、双尾非配对t检验或Mann-Whitney检验（用于数据分布不同的情况）。

结果

我们发现不同的3’UTRs导致体外生长锥中局部翻译调控的差异，包括对脑源性神经营养因子（BDNF）、佛斯可林（forskolin）、睫状神经营养因子（CNTF）、去极化和复极化等相关信号的响应。在体内实验中，我们将Gap43或Actg1的3’UTRs添加到表达持续活性Src的构建体中，发现这增加了Src mRNA和蛋白质在视网膜神经和视神经通路中的定位，以及通过磷酸化FAK测量的Src活性；此外，Gap43的3’UTR促进了视网膜神经损伤后的更远距离轴突再生。

结论

这些数据共同增强了我们对3’UTRs介导的局部轴突翻译调控复杂性的理解，并指出了通过操纵3’UTRs来调控生长锥相关蛋白质表达和局部翻译的潜在治疗途径。