啟動子是基因的一個組成部分，其作用相當(dāng)于“基因開關(guān)”，即控制基因表達的起始時間和表達的程度。一般來說，啟動子是位于結(jié)構(gòu)基因5’端上游的DNA序列，它本身并不控制基因活動，但是能與轉(zhuǎn)錄因子這種蛋白質(zhì)結(jié)合，指揮著RNA聚合酶的活動，從而指導(dǎo)RNA復(fù)制。因此通過選擇對于細(xì)胞種類有特異性的啟動子，可以將各種基因操作限制在特定種類的細(xì)胞里，從而特異地研究這一類細(xì)胞的功能。

神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞主要包括神經(jīng)元（neuron）和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞（neuroglia）兩大類。神經(jīng)元是一種高度分化的細(xì)胞，是神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，它具有感受刺激和傳導(dǎo)興奮的功能，根據(jù)產(chǎn)生的神經(jīng)遞質(zhì)可分為谷氨酸能神經(jīng)元、氨基丁酸（GABA）能神經(jīng)元、膽堿能神經(jīng)元、多巴胺能神經(jīng)元、五羥色胺能神經(jīng)元等。在神經(jīng)系統(tǒng)中，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量比神經(jīng)元多幾十倍，一般可分為星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞以及周圍神經(jīng)系統(tǒng)中的施萬細(xì)胞等，由于缺少Na+通道，各種神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞均不能產(chǎn)生動作電位，即不傳導(dǎo)興奮。

神經(jīng)元特異性啟動子

1.  神經(jīng)元特異性啟動子：hSyn是human Synapsin I的縮寫，hSyn啟動子是人SYN1基因的啟動子，SYN1基因表達產(chǎn)生Synapsin I蛋白，是特異表達在神經(jīng)元內(nèi)的蛋白，因此一般選擇hSyn啟動子作為神經(jīng)元的特異性啟動子。Synapsin I蛋白主要表達在軸突末端，特別是在突觸小泡的膜上，在調(diào)節(jié)軸突生成和突觸形成方面發(fā)揮重要作用；

2.  前腦谷氨酸能神經(jīng)元特異性啟動子：CaMKII是Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II的縮寫，它是由Ca2+/調(diào)鈣蛋白復(fù)合物調(diào)節(jié)的絲氨酸/蘇氨酸特異蛋白激酶。CaMKIIa是組成CaMKII的主要亞基，在成年小鼠腦內(nèi)的表達模式如圖所示（圖1）。在前腦中，CaMKIIa特異地表達在興奮性神經(jīng)元（即谷氨酸能神經(jīng)元）中，因此CaMKIIa啟動子能作為興奮性神經(jīng)元特異性啟動子。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在突觸后致密區(qū)，CaMKIIa在維持CaMKII的激活方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，而且也有研究表明，CaMKIIa基因敲除小鼠的LTP頻率很低，此外，這些小鼠的海馬中沒有持久、穩(wěn)定的位置細(xì)胞；

3.  GABA能神經(jīng)元特異性啟動子：GAD1和GAD2是編碼生成谷氨酸脫羧酶（Glutamic Acid Decarboxylase，GAD）兩種亞型GAD65和GAD67的基因，其中GAD1基因編碼產(chǎn)生GAD65，GAD2基因編碼產(chǎn)生GAD67。GAD催化谷氨酸（glutamate）的脫羧反應(yīng)，產(chǎn)生γ-氨基丁酸（Gamma Amino Butyric Acid，GABA）和CO2。一般來說，GABA是起抑制性作用的神經(jīng)遞質(zhì)，也就是說表達產(chǎn)生GABA的神經(jīng)元一般來說是抑制性神經(jīng)元，因此GAD1和GAD2啟動子可以作為抑制性神經(jīng)元的特異性啟動子。VGAT是vesicular GABA transporter的縮寫，由Slc32a1基因編碼的轉(zhuǎn)運體，其作用是將GABA神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運入突觸囊泡中，因此Slc32a1啟動子也可以作為GABA能神經(jīng)元的特異性啟動子；

圖1. CaMKIIa在成年小鼠腦內(nèi)的表達模式

4.  膽堿能神經(jīng)元特異性啟動子：能合成乙酰膽堿并以乙酰膽堿（ACh）為神經(jīng)遞質(zhì)的神經(jīng)元稱為膽堿能神經(jīng)元（cholinergic neuron），膽堿能神經(jīng)元在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的分布極為廣泛（如圖2）。一般選用ChAT啟動子作為膽堿能神經(jīng)元的特異性啟動子，ChAT是choline acetyltransferase的縮寫，即膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶，負(fù)責(zé)神經(jīng)遞質(zhì)ACh的合成，因此ChAT啟動子能作為膽堿能神經(jīng)元的特異性啟動子；

圖2.成年小鼠腦內(nèi)的膽堿能系統(tǒng)

5.  多巴胺能神經(jīng)元特異性啟動子：多巴胺能神經(jīng)元指的是以多巴胺（dopamine）為神經(jīng)遞質(zhì)的神經(jīng)元，在神經(jīng)系統(tǒng)中數(shù)量非常有限，大約占所有神經(jīng)細(xì)胞的1%不到。在間腦、中腦、延髓、下丘腦、視網(wǎng)膜和嗅球中均有多巴胺能神經(jīng)元，但是超過70%的多巴胺能神經(jīng)元位于黑質(zhì)中（如圖3）。雖然多巴胺能神經(jīng)元的數(shù)量不多，但是他們在很多大腦功能各方面有非常重要的作用，例如自主運動、獎勵、成癮和壓力感知等等，同時已經(jīng)證明，多巴胺神經(jīng)元的功能缺失和帕金森綜合征的發(fā)生有直接關(guān)系。一般選用DAT啟動子作為多巴胺能神經(jīng)元的特異性啟動子。DAT是dopamine transporter的縮寫，多巴胺轉(zhuǎn)運體是一種跨膜蛋白，其作用是將突觸間的多巴胺泵回胞漿內(nèi)，因此DAT啟動子能作為多巴胺能神經(jīng)元的特異性啟動子；

圖3.小鼠腦內(nèi)多巴胺系統(tǒng)

6.  五羥色胺能神經(jīng)元特異性啟動子：釋放五羥色胺（serotonin或5-hydroxy-trytamine，5-HT）為神經(jīng)遞質(zhì)的神經(jīng)元稱為五羥色胺能神經(jīng)元，中縫核內(nèi)的神經(jīng)元是大腦中的5-HT的主要來源，廣泛投射到很多腦區(qū)（如圖4）。一般采用SERT啟動子作為五羥色胺能神經(jīng)元的特異性啟動子，SERT是serotonin transporter的縮寫，也就是五羥色胺轉(zhuǎn)運體。另外一種廣泛使用的五羥色胺能神經(jīng)元特異性啟動子是ePet（也稱為FEV），ePet是Pet-1 enhancer/promoter region的縮寫，Pet-1是一種五羥色胺能神經(jīng)元特異的轉(zhuǎn)錄因子，在發(fā)育早期就開始表達，之后一直持續(xù)表達。Pet-1和轉(zhuǎn)錄因子Nkx2.2、Lmx1b一起決定五羥色胺能神經(jīng)元的分化命運。

圖4.小鼠腦內(nèi)五羥色胺系統(tǒng)

神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞特異性啟動子

1.  星形膠質(zhì)細(xì)胞特異性啟動子：作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)目最多的細(xì)胞，星形膠質(zhì)細(xì)胞（astrocyte）有很多投射將神經(jīng)元錨定在供應(yīng)營養(yǎng)物質(zhì)的血管上。astrocyte也會通過清除多余的離子來調(diào)節(jié)神經(jīng)元的外部化學(xué)環(huán)境，非常重要的一個例子就是對鉀離子的清除，同時也會回收突觸傳遞過程中釋放的神經(jīng)遞質(zhì)。另外，astrocyte還是血腦屏障的重要組成部分。膠質(zhì)原纖維酸性蛋白（Glial Fibrillary Acidic Protein，GFAP）啟動子被普遍認(rèn)為是astrocyte的特異性啟動子，但是最近的研究表明，GFAP啟動子作為astrocyte存在著一定的泄漏，也就是表達在不是astrocyte的神經(jīng)細(xì)胞里。另外，近期也有科學(xué)家用Cst3甚至是Cx30啟動子作為astrocyte特異性啟動子；

2.  少突膠質(zhì)細(xì)胞特異性啟動子：在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，少突膠質(zhì)細(xì)胞（oligodendrocytes）利用自己的細(xì)胞膜包裹神經(jīng)元的軸突，形成髓鞘質(zhì)，然后產(chǎn)生髓鞘，髓鞘使得神經(jīng)元軸突絕緣，使軸突更有效地傳播電信號。一般采用olig2 啟動子作為oligodendrocytes的特異性啟動子。Olig2是oligodendrocyte transcription factor 2的縮寫，它是由olig2基因編碼的轉(zhuǎn)錄因子，在運動神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞分化、以及在早期發(fā)育過程中維持基因復(fù)制方面有重要作用，另外它和很多疾病有關(guān)，例如腦腫瘤和唐氏綜合癥等；

3.  小膠質(zhì)細(xì)胞特異性啟動子：小膠質(zhì)細(xì)胞（microglia）是“駐扎”在大腦和脊髓中的巨噬細(xì)胞，大約占大腦內(nèi)所有細(xì)胞的10-15%。在神經(jīng)系統(tǒng)中，小膠質(zhì)細(xì)胞不斷清除斑塊、受損的神經(jīng)元和傳染性物質(zhì)，是主動免疫防御的主要形式?，F(xiàn)在一般采用CX3CR1或者Iba1啟動子作為小膠質(zhì)細(xì)胞特異性啟動子。CX3CR1是CX3C chemokine receptor 1的縮寫，是由CX3CR1基因編碼的蛋白。Iba1是ionized calcium-binding adapter molecule 1的縮寫，在人體內(nèi)由Allograft inflammatory factor 1（AIF-1）基因編碼形成。

其他神經(jīng)細(xì)胞特異性啟動子

1.  神經(jīng)干細(xì)胞特異性啟動子：神經(jīng)干細(xì)胞（Neural Stem Cells）是具有自我增值能力的多能細(xì)胞。胚胎期的神經(jīng)干細(xì)胞非?；钴S，分裂產(chǎn)生神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的各類細(xì)胞，包括各類神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞等，但是隨著發(fā)育的進行，活躍程度逐漸降低，到成年時，神經(jīng)干細(xì)胞的活躍程度已經(jīng)比較低了，而且越來越低。一般采用nestin或者mash1啟動子作為神經(jīng)干細(xì)胞的啟動子。Nestin是由NES基因編碼的中間纖維蛋白，而mash1也稱為Ascl1，是由ASCL1基因編碼的蛋白。因為很多神經(jīng)干細(xì)胞都有星形膠質(zhì)細(xì)胞的特性，因此也有科學(xué)家采用GFAP作為神經(jīng)干細(xì)胞的特異性啟動子；

2.  未成熟神經(jīng)元特異性啟動子：由干細(xì)胞產(chǎn)生的神經(jīng)元在發(fā)育為成熟神經(jīng)元之前，首先會經(jīng)過一個未成熟神經(jīng)元的狀態(tài)，未成熟神經(jīng)元從干細(xì)胞分裂的腦區(qū)遷移到成熟神經(jīng)元所在的腦區(qū)，然后發(fā)育為成熟神經(jīng)元。一般選用doublecortin（DCX）啟動子作為未成熟神經(jīng)元的特異性啟動子。DCX是由DCX基因編碼的微管結(jié)合蛋白，對于神經(jīng)元的遷移有重要作用，因此DCX啟動子能作為未成熟神經(jīng)元的特異性啟動子。