大脑的功能和可塑性依赖于发育过程中建立起来的复杂神经环路结构。其中大脑皮层在脑高级认知功能中发挥着重要的作用。大脑皮层的发育包涵一系列关键过程,例如神经元的增殖、迁移和分化等,这其中任何一个过程发生错误都会导致不同障碍的神经系统疾病。作为皮层发育过程中的一个重要环节,神经元迁移到新生皮层内的适当位置,以及获得特定层的神经元身份和轴突投射,显得额外重要。大脑发育过程中神经元放射状迁移以及胼胝体投射神经元的轴突向对侧大脑半球的延伸过程受到多种分子或因素的调节,这些调节机制对神经系统结构功能的形成演化以及发育相关性的神经系统疾病的发病机制都具有重要的意义。哺乳动物生物钟基因Bmal1(Brain And Muscle ARNT-Like 1)编码的是一种含有bHLH(basic helix-loop-helix)-PAS(PER-ARNT-SIM)结构域家族的转录因子,是生物钟转录、翻译反馈环中的核心部分,是分子昼夜震荡器的关键元件,也是哺乳动物昼夜节律起搏点不可缺少的组件。但是它在胚胎期神经系统发育过程中的表达情况和相关功能迄今很少被报道,仍不清楚。新近的研究发现,Bmal1还可以通过调节细胞周期以及细胞周期退出前发生的细胞分裂数量。这暗示了Bmal1基因与大脑神经发育之间的联系。因此,我们利用发育生物学、分子生物学、组织细胞学和遗传学的方法,结合逆转录RCR(RT-PCR)、实时荧光定量PCR(Real-time PCR)、Western blotting和小鼠子宫内胚胎电转等主要技术,对Bmal1在小鼠大脑皮层及神经元发育过程中的表达规律和相应的生理作用进行了相关研究。实验结果表明,Bmal1基因在神经系统中可丰富表达,并且其表达模式在不同发育阶段的脑内具有规律性,主要在围生期高表达,以出生后第3天为表达高峰,这个结果提示了Bmal1在大脑发育的过程中可能起着特定的作用。随后,我们联合使用小鼠子宫内胚胎电转的方法和干扰RNAi的方法来降低脑内神经元中Bmal1的表达水平,结果发现,胚胎期皮层神经元的放射状迁移发生了延迟,并且与RNAi的敲减效率相关,存在基因剂量-效应关系。此外,我们还发现降低Bmal1在脑内的表达水平影响了胼胝体神经元的轴突投射,对发育期脑内的神经元轴突的生长起着重要的调节作用。这项研究工作初步阐明了Bmal1在大脑发育过程中的调节功能,揭示了皮层神经元发育调控的新的一个分子机制,并为今后进一步了解Bmal1在脑内的作用和相关脑疾病的发病机制打下了良好的科学理论基础。