Cbln4,也称为Cerebellin 4,是CBLN基因家族的成员之一,CBLN基因家族属于C1q蛋白超家族的CBLN亚家族,与C1qTNF蛋白共同构成。CBLN基因家族在突触形成和功能中发挥重要作用,尤其是在小脑的平行纤维-浦肯野细胞突触中。CBLN蛋白与突触前的细胞粘附分子neurexins以及突触后的谷氨酸受体相关蛋白GluD1和GluD2形成三联复合物,作为跨突触细胞粘附分子,对突触形成和功能以及大脑发育至关重要[1]。
Cbln4是一种分泌蛋白,在小鼠的发育睾丸中表达,与睾丸决定基因SRY-box containing gene 9 (Sox9)的表达模式相似。研究表明,Cbln4基因是SRY和SOX9的直接靶点,在发育中的睾丸中,SRY和SOX9共同上调Cbln4的表达,这表明Cbln4在性腺发育中具有重要作用[2]。
Cbln4在神经系统中也有表达,尤其是在海马体中。研究表明,Cbln4可以增强抑制性GABAergic活性,并提高神经元对淀粉样β毒性作用的抵抗力。在海马体中,Cbln4主要在锥体神经元的树突和胞体中表达。在阿尔茨海默病(AD)的小鼠模型中,Cbln4的表达显著降低,而过表达Cbln4可以增加GABAergic突触的数量,并保护神经元免受淀粉样β毒性作用的损害[3]。
此外,Cbln4的基因表达与脑肿瘤的某些特征相关。研究发现,Cbln4基因的启动子甲基化水平在脑肿瘤样本中显著高于非肿瘤脑组织和未甲基化DNA对照组。Cbln4基因的甲基化水平与其他基因(如INA和MGMT)的甲基化水平呈正相关,表明Cbln4基因的甲基化可能在脑肿瘤的发生和发展中发挥重要作用[4]。
Cbln4在脑中的表达具有选择性,主要在特定的神经元亚群中表达。研究表明,Cbln1、Cbln2和Cbln4在大脑的几乎所有区域中都有丰富的表达,但表现出不同的表达模式和发育动态。Cbln2和Cbln4主要在非重叠的兴奋性皮质神经元亚群中表达,而在兴奋性海马神经元中的表达较少。这些结果表明,Cbln4在特定的突触亚群中具有特定的功能[5]。
综上所述,Cbln4是一个在突触形成和功能中发挥重要作用的基因。Cbln4在性腺发育、神经系统的抑制性突触形成和脑肿瘤的发生和发展中具有重要作用。Cbln4的研究有助于深入理解突触形成和功能的机制,以及脑肿瘤的发生和发展机制,为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Larsen, Knud. 2021. The porcine cerebellin gene family. In Gene, 799, 145852. doi:10.1016/j.gene.2021.145852. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34274480/
2. Bradford, Stephen T, Hiramatsu, Ryuji, Maddugoda, Madhavi P, Koopman, Peter, Wilhelm, Dagmar. 2009. The cerebellin 4 precursor gene is a direct target of SRY and SOX9 in mice. In Biology of reproduction, 80, 1178-88. doi:10.1095/biolreprod.108.071480. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19211811/
3. Chacón, Pedro J, del Marco, Ángel, Arévalo, Ángeles, García-Segura, Luis Miguel, Rodríguez-Tébar, Alfredo. 2014. Cerebellin 4, a synaptic protein, enhances inhibitory activity and resistance of neurons to amyloid-β toxicity. In Neurobiology of aging, 36, 1057-71. doi:10.1016/j.neurobiolaging.2014.11.006. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25534236/
4. Majchrzak-Celińska, Aleksandra, Dybska, Emilia, Barciszewska, Anna-Maria. 2020. DNA methylation analysis with methylation-sensitive high-resolution melting (MS-HRM) reveals gene panel for glioma characteristics. In CNS neuroscience & therapeutics, 26, 1303-1314. doi:10.1111/cns.13443. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32783304/
5. Seigneur, Erica, Südhof, Thomas C. 2017. Cerebellins are differentially expressed in selective subsets of neurons throughout the brain. In The Journal of comparative neurology, 525, 3286-3311. doi:10.1002/cne.24278. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28714144/