啟動子是基因的一個組成部分，其作用相當于“基因開關”，即控制基因表達的起始時間和表達的程度。一般來說，啟動子是位于結構基因5’端上游的DNA序列，它本身并不控制基因活動，但是能與轉錄因子這種蛋白質結合，指揮著RNA聚合酶的活動，從而指導RNA復制。因此通過選擇對于細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胞里，從而特異地研究這一類細胞的功能。

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

神經元特異性啟動子

1.  神經元特異性啟動子：hSyn是human Synapsin I的縮寫，hSyn啟動子是人SYN1基因的啟動子，SYN1基因表達產生Synapsin I蛋白，是特異表達在神經元內的蛋白，因此一般選擇hSyn啟動子作為神經元的特異性啟動子。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.  前腦谷氨酸能神經元特異性啟動子：CaMKII是Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II的縮寫，它是由Ca2+/調鈣蛋白復合物調節(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元（即谷氨酸能神經元）中，因此CaMKIIa啟動子能作為興奮性神經元特異性啟動子。已經發(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)定的位置細胞；

3.  GABA能神經元特異性啟動子：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基因編碼產生GAD65，GAD2基因編碼產生GAD67。GAD催化谷氨酸（glutamate）的脫羧反應，產生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遞質，也就是說表達產生GABA的神經元一般來說是抑制性神經元，因此GAD1和GAD2啟動子可以作為抑制性神經元的特異性啟動子。VGAT是vesicular GABA transporter的縮寫，由Slc32a1基因編碼的轉運體，其作用是將GABA神經遞質轉運入突觸囊泡中，因此Slc32a1啟動子也可以作為GABA能神經元的特異性啟動子；

圖1. CaMKIIa在成年小鼠腦內的表達模式

4.  膽堿能神經元特異性啟動子：能合成乙酰膽堿并以乙酰膽堿（ACh）為神經遞質的神經元稱為膽堿能神經元（cholinergic neuron），膽堿能神經元在中樞神經系統(tǒng)內的分布極為廣泛（如圖2）。一般選用ChAT啟動子作為膽堿能神經元的特異性啟動子，ChAT是choline acetyltransferase的縮寫，即膽堿乙酰轉移酶，負責神經遞質ACh的合成，因此ChAT啟動子能作為膽堿能神經元的特異性啟動子；

圖2.成年小鼠腦內的膽堿能系統(tǒng)

5.  多巴胺能神經元特異性啟動子：多巴胺能神經元指的是以多巴胺（dopamine）為神經遞質的神經元，在神經系統(tǒng)中數(shù)量非常有限，大約占所有神經細胞的1%不到。在間腦、中腦、延髓、下丘腦、視網膜和嗅球中均有多巴胺能神經元，但是超過70%的多巴胺能神經元位于黑質中（如圖3）。雖然多巴胺能神經元的數(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，同時已經證明，多巴胺神經元的功能缺失和帕金森綜合征的發(fā)生有直接關系。一般選用DAT啟動子作為多巴胺能神經元的特異性啟動子。DAT是dopamine transporter的縮寫，多巴胺轉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，因此DAT啟動子能作為多巴胺能神經元的特異性啟動子；

圖3.小鼠腦內多巴胺系統(tǒng)

6.  五羥色胺能神經元特異性啟動子：釋放五羥色胺（serotonin或5-hydroxy-trytamine，5-HT）為神經遞質的神經元稱為五羥色胺能神經元，中縫核內的神經元是大腦中的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元的特異性啟動子，SERT是serotonin transporter的縮寫，也就是五羥色胺轉運體。另外一種廣泛使用的五羥色胺能神經元特異性啟動子是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元特異的轉錄因子，在發(fā)育早期就開始表達，之后一直持續(xù)表達。Pet-1和轉錄因子Nkx2.2、Lmx1b一起決定五羥色胺能神經元的分化命運。

圖4.小鼠腦內五羥色胺系統(tǒng)

神經膠質細胞特異性啟動子

1.  星形膠質細胞特異性啟動子：作為中樞神經系統(tǒng)內數(shù)目最多的細胞，星形膠質細胞（astrocyte）有很多投射將神經元錨定在供應營養(yǎng)物質的血管上。astrocyte也會通過清除多余的離子來調節(jié)神經元的外部化學環(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遞質。另外，astrocyte還是血腦屏障的重要組成部分。膠質原纖維酸性蛋白（Glial Fibrillary Acidic Protein，GFAP）啟動子被普遍認為是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的神經細胞里。另外，近期也有科學家用Cst3甚至是Cx30啟動子作為astrocyte特異性啟動子；

2.  少突膠質細胞特異性啟動子：在中樞神經系統(tǒng)內，少突膠質細胞（oligodendrocytes）利用自己的細胞膜包裹神經元的軸突，形成髓鞘質，然后產生髓鞘，髓鞘使得神經元軸突絕緣，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基因編碼的轉錄因子，在運動神經元和少突膠質細胞分化、以及在早期發(fā)育過程中維持基因復制方面有重要作用，另外它和很多疾病有關，例如腦腫瘤和唐氏綜合癥等；

3.  小膠質細胞特異性啟動子：小膠質細胞（microglia）是“駐扎”在大腦和脊髓中的巨噬細胞，大約占大腦內所有細胞的10-15%。在神經系統(tǒng)中，小膠質細胞不斷清除斑塊、受損的神經元和傳染性物質，是主動免疫防御的主要形式?，F(xiàn)在一般采用CX3CR1或者Iba1啟動子作為小膠質細胞特異性啟動子。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，在人體內由Allograft inflammatory factor 1（AIF-1）基因編碼形成。

其他神經細胞特異性啟動子

1.  神經干細胞特異性啟動子：神經干細胞（Neural Stem Cells）是具有自我增值能力的多能細胞。胚胎期的神經干細胞非?；钴S，分裂產生神經系統(tǒng)內的各類細胞，包括各類神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞等，但是隨著發(fā)育的進行，活躍程度逐漸降低，到成年時，神經干細胞的活躍程度已經比較低了，而且越來越低。一般采用nestin或者mash1啟動子作為神經干細胞的啟動子。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。因為很多神經干細胞都有星形膠質細胞的特性，因此也有科學家采用GFAP作為神經干細胞的特異性啟動子；

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