细胞外基质蛋白水解在大脑发育过程中保持突触可塑性Haruna Nakajo 1,Ran Cao 1,上cao 1,uspriya A. Mula 1,Justin McKetney 2,3,4,Nicholas J. Silva 1,Muskaan Shah 1,Muskaan Shah 1,Indigo V. L. Indigo V. L. Rose 5,6,Martin Kampmann 5 awane l.2 l.7 swane l.7 6,8,9,10 Anna V.Molofsky 1,10 1精神病学和行为科学系/威尔神经科学研究所,加利福尼亚大学,旧金山,旧金山,旧金山,加利福尼亚州94158,美国。2 Gladstone数据科学与生物技术研究所,J。DavidGladstone Institutes,旧金山,94158,美国加利福尼亚州,美国3定量生物科学研究所(QBI),加利福尼亚旧金山,旧金山,旧金山大学,加利福尼亚州94158,美国加利福尼亚州94158,美国44158 94158,加利福尼亚,美国5神经退行性疾病研究所,威尔神经科学研究所,加利福尼亚大学,旧金山,旧金山,旧金山,加利福尼亚州94158,美国。6加州大学旧金山分校的Neuroscience研究生课程,美国加利福尼亚州94158,美国。 7加利福尼亚大学旧金山大学生物化学与生物物理学系,旧金山,加利福尼亚州94158,美国。 8加州大学旧金山分校的解剖系,美国CA94158,美国。 9劳伦斯·伯克利国家实验室,美国加利福尼亚州伯克利。 10卡夫利基本神经科学研究所,加利福尼亚大学,旧金山,旧金山,美国加利福尼亚州94158,美国。 摘要维持动态神经元突触库对于大脑发育至关重要。 小胶质的MMP14对于鱼类和人类IPSC衍生的培养物中都是必不可少的。6加州大学旧金山分校的Neuroscience研究生课程,美国加利福尼亚州94158,美国。7加利福尼亚大学旧金山大学生物化学与生物物理学系,旧金山,加利福尼亚州94158,美国。 8加州大学旧金山分校的解剖系,美国CA94158,美国。 9劳伦斯·伯克利国家实验室,美国加利福尼亚州伯克利。 10卡夫利基本神经科学研究所,加利福尼亚大学,旧金山,旧金山,美国加利福尼亚州94158,美国。 摘要维持动态神经元突触库对于大脑发育至关重要。 小胶质的MMP14对于鱼类和人类IPSC衍生的培养物中都是必不可少的。7加利福尼亚大学旧金山大学生物化学与生物物理学系,旧金山,加利福尼亚州94158,美国。8加州大学旧金山分校的解剖系,美国CA94158,美国。 9劳伦斯·伯克利国家实验室,美国加利福尼亚州伯克利。 10卡夫利基本神经科学研究所,加利福尼亚大学,旧金山,旧金山,美国加利福尼亚州94158,美国。 摘要维持动态神经元突触库对于大脑发育至关重要。 小胶质的MMP14对于鱼类和人类IPSC衍生的培养物中都是必不可少的。8加州大学旧金山分校的解剖系,美国CA94158,美国。9劳伦斯·伯克利国家实验室,美国加利福尼亚州伯克利。10卡夫利基本神经科学研究所,加利福尼亚大学,旧金山,旧金山,美国加利福尼亚州94158,美国。摘要维持动态神经元突触库对于大脑发育至关重要。小胶质的MMP14对于鱼类和人类IPSC衍生的培养物中都是必不可少的。细胞外基质(ECM)通过仍在定义并主要在成年期进行研究的机制来调节突触可塑性。使用斑马鱼后脑中兴奋性突触的实时成像,我们观察到短期(动态)和寿命更长(稳定)突触的双峰分布。通过消化或Brevican缺失破坏ECM的动态动态而不是稳定的突触,并导致突触密度降低。相反,基质金属蛋白酶14(MMP14)的丧失导致Brevican的积累并增加了稳定的突触池,从而导致突触密度增加。在运动学习测定中依赖经验的突触可塑性所必需的MMP14和Brevican。通过数学建模补充,这些数据定义了ECM重塑在保持大脑发育过程中突触的动态子集中的重要作用。引言神经元突触数量在大脑发育过程中明显增加,并经历了长时间的经验依赖性精致,以塑造成人大脑功能1。在人类中,前额叶皮质突触在整个幼儿期间增加,随后在青春期进行修剪2,3,突触可塑性的改变与神经发育疾病有关4,5。细胞外基质(ECM)是糖和糖蛋白的晶格,填充了大脑的细胞外空间,最多占脑体积6的20%。ECM也是突触可塑性的关键调节剂7,8。这种观点的许多证据来自于成年后酶消化ECM的研究。这些发现ECM消化可以在9-11的皮质回路中重新打开可塑性,损害学习和记忆12,13,并促进
的原理:对操纵信号通路的当前理解,以产生所有分泌激素的内分泌细胞类型(即,从诱导的多能干细胞(IPSC)中)具有所有主要分泌激素的内分泌细胞类型(即α,β,β,δ和γ细胞)的理解。但是,供体胰岛短缺需要我们在体外产生功能性胰岛。在这项研究中,我们旨在找到脱细胞的胰腺外基质(DPECM)蛋白,以利用信号通路并促进功能性IPSC胰岛胰岛器官发生。方法:我们进行了蛋白质组学分析,以识别猪和大鼠DPECM的关键胰岛促进因子。这样,我们将II型胶原蛋白(COL2)确定为一种潜在的生物材料提示,可以认可IPSC的胰岛发育。使用全球转录组分析,基因集富集分析,免疫荧光显微镜,流式细胞术,蛋白质印迹和葡萄糖刺激的激素分泌分析,我们检查了COL2在调节IPSC胰腺pancreatic谱系规范和信号通路方面的作用,对等初学和等级有机化和形成。结果:我们发现COL2充当了一种功能性生物材料,可增强IPSC的胰岛发育,类似于胶原蛋白型V(COL5),如我们先前的研究中所报道的。col2基本上刺激了内分泌祖细胞和随后的胰岛类器官的形成,其胰腺签名基因和蛋白质表达显着升高。此外,它增强了胰岛对激素分泌的葡萄糖敏感性。结论:我们证明了DPECM在精炼干细胞分化微环境中的至关重要的作用,以进行器官发育和成熟。与各种信号通路相关的基因表达簇,包括但不限于氧化磷酸化,胰岛素分泌,细胞周期,规范WNT,缺氧和干扰素反应,受到Col2和Col5提示的极大影响。我们关于干细胞规范,器官发生和成熟的生物材料刺激信号传导的发现,为增加内分泌组织的分化疗效提供了一种新方法,这可以有助于生物学功能性胰岛的产生。
1 列日大学 GIGA 研究所器官发生与再生实验室 (LOR),比利时列日 4000; ratish.raman@uliege.be 2 GIGA CRC 体内成像,列日大学,Sart Tilman,4000 列日,比利时; m.external@uliege.be(人与生物圈计划); christian.degueldre@uliege.be (光盘); alain.plenevaux@uliege.be (AP) 3 拉里博伊西及雷医院,罕见骨病参考中心,INSERM U1132,巴黎西岱大学,F-75010 巴黎,法国; communication@hotmail.com(CCdS); agnes.ostertag@inserm.fr (AO); corinne.collet@aphp.fr(抄送); martine.cohen-solal@inserm.fr (MC-S.) 4 肌肉骨骼创新研究实验室,列日大学医学跨学科研究中心,比利时列日 4000; christelle.sanchez@uliege.be (客户服务); yhenrotin@uliege.be (YH) 5 UF de Génétique Moléculaire,Hospital Robert Debré,APHP,F-75019 Paris,法国 * 通信地址:m.muller@uliege.be;电话:+32-473993074
105 并且也可根据 CC0 许可使用。 (未经同行评审认证)是作者/资助者。 本文是美国政府作品。 它不受 17 USC 版权的约束。 此预印本的版权持有者此版本于 2022 年 3 月 19 日发布。;https://doi.org/10.1101/2022.03.18.484947 doi:bioRxiv 预印本