中文摘要：

神经元树突的发育经历了树突长出、分支、延伸、修剪多余分支和棘突长出等一系列过程，受到多种信号通路的调控和很多调节蛋白的参与，其中Rho 家族小分子鸟苷三磷酸酶 （Rho-GTPases）对肌动蛋白细胞骨架的调控在神经元树突发育过程中起了非常关键的作用，但是其分子机制还远未研究透彻。G蛋白偶联受体激酶（GRK）是GPCR信号通路重要的负性调控因子。我们前期的研究证明GRK除了其经典的调控GPCR信号转导的功能以外，还可以通过直接调控肌动蛋白细胞骨架重构从而影响神经元的树突发育，但是其分子机制还有待进一步探讨。我们的预实验结果发现GRK调控神经元树突发育需要Rho-GTPases的参与，并且可以和Rho-GTPases形成复合物。本课题采用原代神经元培养，体内胚胎电转，RNA干扰等方法，进一步研究GRK调控神经元树突发育的机制。

结论摘要：

脑神经网络的形成和重塑依赖于神经元的形态生成和动态变化。以前的研究提示，神经元细胞骨架重构和细胞质膜的变形两者均在的神经元形态生成和动态变化中发挥重要作用。但是神经元怎样协调细胞质膜的变形和肌动蛋白细胞骨架的重构，进而促进神经突起生长和神经网络形成的机制并不清楚。我们的研究发现G蛋白偶联受体激酶5（GRK5）可以调控神经元的树突生长、分叉和树突棘的形成，并且这一作用不依赖于其激酶活性。进一步的研究发现GRK5通过其羧基端的碱性氨基酸和肌动蛋白细胞骨架结合，引起肌动蛋白细胞骨架的重排，同时其氨基端的碱性氨基酸通过结合神经元细胞质膜上特异的磷脂PIP2，把重构的细胞骨架引导到PIP2富集的细胞膜区域，从而协调细胞骨架重构和细胞质膜的变形，促进神经元的形态变化和神经元之间连接的形成。GRK5的这种桥梁作用对于神经元的正常发育和神经网络的正确形成非常重要。小鼠敲除GRK5基因后，脑内神经元成熟的树突棘数量明显减少。小鼠行为学检测发现，GRK5-KO小鼠学习能力明显受损，记忆力减退。这一工作发表在 J Cell Biol 上，被该刊引为研究亮点和封面文章，Science Signaling 杂志以“GRK5 Goes Neuronal”为题，作为Editor’s Choice予以重点介绍。国际医学和生物论文评价系统“Faculty of 1000”派发评论，认为我们的工作是“激动人心的新的进步（this paper by Chen et al. represents an exciting new advance）”，并把该论文列为“必读（Must Read）”论文。这一工作还入选了“2011年度上海十大科技进展”，并被两院院士评为“2011年中国十大科技进展新闻”。我们的研究还发现RhoA GAP家族蛋白，Myo9B和RICS，通过调控小G蛋白的活性在神经元的形态发育中起了重要作用，这一成果发表在Cerebral Cortex上。我们进一步研究了GRK5蛋白的自身调控机制，发现DDB1-CUL4 E3泛素连接酶复合物调控G蛋白偶联受体信号分子GRK5的蛋白稳定性和降解，这一工作发表在PLoS ONE上。