The molecular function of Negr1 in neuronal atrophy

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Major depressive disorder (MDD), known as depression, is the most common psychiatric disorder. Stress, a robust risk factor for MDD, causes neuronal atrophy that reduces dendrite arborization and spine density in mature neurons of the hippocampus and the prefrontal cortex. The Neuronal growth regulator 1 (Negr1) gene, which is identified as a depression-associated gene by genome-wide association study (GWAS), encodes a cell adhesion molecule belonging to the IgLON subfamily of the immunoglobulin superfamily (IgSF). It has also been reported that anxiety and depression-like behaviors are increased in Negr1-deficient mice and that antidepressants affect Negr1 expression, suggesting that Negr1 is associated with MDD. However, little is known about the detailed molecular mechanism for the Negr1’s role in MDD. In this study, I investigated the molecular function of Negr1 in neuronal atrophy associated with MDD. I uncovered that loss of Negr1 causes atrophy of mature neurons in cultured hippocampal neurons. In addition, I demonstrated that Negr1 is involved in negative regulation of the RhoA expression in the mouse hippocampus and cortex. Taken together, these results suggest that low level expression of Negr1 increases RhoA expression and thus induces neuronal atrophy, which may lead to depression.

국문 초록 (Abstract)

우울증이라고 불리는 주요 우울 장애 (Major depressive disorder, MDD)는 가장 흔한 정신 장애이다. 우울증의 강한 위험 요소인 스트레스는 해마 (hippocampus), 전전두엽 피질 (prefrontal cortex)의 성숙한 신경세포의 수상돌기분지 (dendrite arborization)와 가지돌기가시 밀도 (spine density)가 감소하는 신경세포 위축을 유발한다. 전장유전체 연관성 분석 (Genome-wide association study, GWAS)를 통해 우울증 관련 유전자로 확인된 Neuronal growth regulator1 (Negr1) 유전자는 면역글로불린 슈퍼 패밀리 (immunoglobulin superfamily, IgSF)의 IgLON 하위 집단에 속하는 세포 부착 분자 (cell adhesion molecule)를 암호화한다. Negr1 결핍 마우스에서 불안 및 우울 유사 행동이 증가하고 항우울제가 Negr1 발현에 영향을 미치는 것으로 보고되었으며, 이는 Negr1이 우울증과 연관되어 있음을 시사한다. 그러나, 우울증에서 Negr1의 역할에 대한 자세한 분자 메커니즘에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 이번 연구에서 우울증과 관련된 신경세포 위축에서 Negr1의 분자 기능을 조사하였다. 먼저, Negr1의 손실이 배양된 해마 신경세포에서 성숙한 신경세포의 위축을 유발한다는 것을 발견하였다. 또한, Negr1이 쥐의 해마와 피질에서 RhoA 발현의 음성 조절에 관여한다는 것을 밝혔다. 종합해보면, 본 연구는 Negr1의 낮은 발현 수준이 RhoA의 발현을 증가시켜 우울증으로 이어질 수 있는 신경세포 위축을 유도함을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• ABSTRACT 5
• 1. INTRODUCTION 7
• 2. MATERIALS AND METHODS 11
• 2.1 Constructs 11
• 2.2 Animals 12
• 2.3 Hippocampal neuron culture and transfection 12
• 2.4 HEK 293T and HeLa cell culture 13
• 2.5 Western blot 14
• 2.6 RNA extraction and qPCR 15
• 3. RESULTS 17
• 3.1 Loss of Negr1 alters the morphology of mature neurons 17
• 3.2 Negr1 overexpression induces reduced RhoA expression in vitro 20
• 3.3 RhoA expression is increased in Negr1-deficient mice 24
• 3.4 Negr1 affects proteasome-mediated degradation of RhoA 27
• 4. DISCUSSION 29
• 5. REFERENCES 32
• 초록 37