启动子是基因的一个组成部分，其作用相当于“基因开关”，即控制基因表达的起始时间和表达的程度。一般来说，启动子是位于结构基因5’端上游的DNA序列，它本身并不控制基因活动，但是能与转录因子这种蛋白质结合，指挥着RNA聚合酶的活动，从而指导RNA复制。因此通过选择对于细胞种类有特异性的启动子，可以将各种基因操作限制在特定种类的细胞里，从而特异地研究这一类细胞的功能。
神经系统细胞主要包括神经元（neuron）和神经胶质细胞（neuroglia）两大类。神经元是一种高度分化的细胞，是神经系统的基本结构和功能单位，它具有感受刺激和传导兴奋的功能，根据产生的神经递质可分为谷氨酸能神经元、氨基丁酸（GABA）能神经元、胆碱能神经元、多巴胺能神经元、五羟色胺能神经元等。在神经系统中，神经胶质细胞的数量比神经元多几十倍，一般可分为星形胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞以及周围神经系统中的施万细胞等，由于缺少Na+通道，各种神经胶质细胞均不能产生动作电位，即不传导兴奋。
神经元特异性启动子
1. 神经元特异性启动子：hSyn是human Synapsin I的缩写，hSyn启动子是人SYN1基因的启动子，SYN1基因表达产生Synapsin I蛋白，是特异表达在神经元内的蛋白，因此一般选择hSyn启动子作为神经元的特异性启动子。Synapsin I蛋白主要表达在轴突末端，特别是在突触小泡的膜上，在调节轴突生成和突触形成方面发挥重要作用；
2. 前脑谷氨酸能神经元特异性启动子：CaMKII是Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II的缩写，它是由Ca2+/调钙蛋白复合物调节的丝氨酸/苏氨酸特异蛋白激酶。CaMKIIa是组成CaMKII的主要亚基，在成年小鼠脑内的表达模式如图所示（图1）。在前脑中，CaMKIIa特异地表达在兴奋性神经元（即谷氨酸能神经元）中，因此CaMKIIa启动子能作为兴奋性神经元特异性启动子。已经发现，在突触后致密区，CaMKIIa在维持CaMKII的激活方面发挥关键作用，而且也有研究表明，CaMKIIa基因敲除小鼠的LTP频率很低，此外，这些小鼠的海马中没有持久、稳定的位置细胞；
3. GABA能神经元特异性启动子：GAD1和GAD2是编码生成谷氨酸脱羧酶（Glutamic Acid Decarboxylase，GAD）两种亚型GAD65和GAD67的基因，其中GAD1基因编码产生GAD65，GAD2基因编码产生GAD67。GAD催化谷氨酸（glutamate）的脱羧反应，产生γ-氨基丁酸（Gamma Amino Butyric Acid，GABA）和CO2。一般来说，GABA是起抑制性作用的神经递质，也就是说表达产生GABA的神经元一般来说是抑制性神经元，因此GAD1和GAD2启动子可以作为抑制性神经元的特异性启动子。VGAT是vesicular GABA transporter的缩写，由Slc32a1基因编码的转运体，其作用是将GABA神经递质转运入突触囊泡中，因此Slc32a1启动子也可以作为GABA能神经元的特异性启动子；
图1.CaMKIIa在成年小鼠脑内的表达模式
4. 胆碱能神经元特异性启动子：能合成乙酰胆碱并以乙酰胆碱（ACh）为神经递质的神经元称为胆碱能神经元（cholinergic neuron），胆碱能神经元在中枢神经系统内的分布极为广泛（如图2）。一般选用ChAT启动子作为胆碱能神经元的特异性启动子，ChAT是choline acetyltransferase的缩写，即胆碱乙酰转移酶，负责神经递质ACh的合成，因此ChAT启动子能作为胆碱能神经元的特异性启动子；
图2.成年小鼠脑内的胆碱能系统
5. 多巴胺能神经元特异性启动子：多巴胺能神经元指的是以多巴胺（dopamine）为神经递质的神经元，在神经系统中数量非常有限，大约占所有神经细胞的1%不到。在间脑、中脑、延髓、下丘脑、视网膜和嗅球中均有多巴胺能神经元，但是超过70%的多巴胺能神经元位于黑质中（如图3）。虽然多巴胺能神经元的数量不多，但是他们在很多大脑功能各方面有非常重要的作用，例如自主运动、奖励、成瘾和压力感知等等，同时已经证明，多巴胺神经元的功能缺失和帕金森综合征的发生有直接关系。一般选用DAT启动子作为多巴胺能神经元的特异性启动子。DAT是dopamine transporter的缩写，多巴胺转运体是一种跨膜蛋白，其作用是将突触间的多巴胺泵回胞浆内，因此DAT启动子能作为多巴胺能神经元的特异性启动子；
图3.小鼠脑内多巴胺系统
6. 五羟色胺能神经元特异性启动子：释放五羟色胺（serotonin或5-hydroxy-trytamine，5-HT）为神经递质的神经元称为五羟色胺能神经元，中缝核内的神经元是大脑中的5-HT的主要来源，广泛投射到很多脑区（如图4）。一般采用SERT启动子作为五羟色胺能神经元的特异性启动子，SERT是serotonintransporter的缩写，也就是五羟色胺转运体。另外一种广泛使用的五羟色胺能神经元特异性启动子是ePet（也称为FEV），ePet是Pet-1enhancer/promoter region的缩写，Pet-1是一种五羟色胺能神经元特异的转录因子，在发育早期就开始表达，之后一直持续表达。Pet-1和转录因子Nkx2.2、Lmx1b一起决定五羟色胺能神经元的分化命运。
图4.小鼠脑内五羟色胺系统
神经胶质细胞特异性启动子
1. 星形胶质细胞特异性启动子：作为中枢神经系统内数目最多的细胞，星形胶质细胞（astrocyte）有很多投射将神经元锚定在供应营养物质的血管上。astrocyte也会通过清除多余的离子来调节神经元的外部化学环境，非常重要的一个例子就是对钾离子的清除，同时也会回收突触传递过程中释放的神经递质。另外，astrocyte还是血脑屏障的重要组成部分。胶质原纤维酸性蛋白（GlialFibrillary Acidic Protein，GFAP）启动子被普遍认为是astrocyte的特异性启动子，但是最近的研究表明，GFAP启动子作为astrocyte存在着一定的泄漏，也就是表达在不是astrocyte的神经细胞里。另外，近期也有科学家用Cst3甚至是Cx30启动子作为astrocyte特异性启动子；
2. 少突胶质细胞特异性启动子：在中枢神经系统内，少突胶质细胞（oligodendrocytes）利用自己的细胞膜包裹神经元的轴突，形成髓鞘质，然后产生髓鞘，髓鞘使得神经元轴突绝缘，使轴突更有效地传播电信号。一般采用olig2启动子作为oligodendrocytes的特异性启动子。Olig2是oligodendrocytetranscription factor 2的缩写，它是由olig2基因编码的转录因子，在运动神经元和少突胶质细胞分化、以及在早期发育过程中维持基因复制方面有重要作用，另外它和很多疾病有关，例如脑肿瘤和唐氏综合症等；
3. 小胶质细胞特异性启动子：小胶质细胞（microglia）是“驻扎”在大脑和脊髓中的巨噬细胞，大约占大脑内所有细胞的10-15%。在神经系统中，小胶质细胞不断清除斑块、受损的神经元和传染性物质，是主动免疫防御的主要形式。现在一般采用CX3CR1或者Iba1启动子作为小胶质细胞特异性启动子。CX3CR1是CX3Cchemokine receptor 1的缩写，是由CX3CR1基因编码的蛋白。Iba1是ionizedcalcium-binding adapter molecule 1的缩写，在人体内由Allograftinflammatory factor 1（AIF-1）基因编码形成。
其他神经细胞特异性启动子
1. 神经干细胞特异性启动子：神经干细胞（NeuralStem Cells）是具有自我增值能力的多能细胞。胚胎期的神经干细胞非常活跃，分裂产生神经系统内的各类细胞，包括各类神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞等，但是随着发育的进行，活跃程度逐渐降低，到成年时，神经干细胞的活跃程度已经比较低了，而且越来越低。一般采用nestin或者mash1启动子作为神经干细胞的启动子。Nestin是由NES基因编码的中间纤维蛋白，而mash1也称为Ascl1，是由ASCL1基因编码的蛋白。因为很多神经干细胞都有星形胶质细胞的特性，因此也有科学家采用GFAP作为神经干细胞的特异性启动子；
2. 未成熟神经元特异性启动子：由干细胞产生的神经元在发育为成熟神经元之前，首先会经过一个未成熟神经元的状态，未成熟神经元从干细胞分裂的脑区迁移到成熟神经元所在的脑区，然后发育为成熟神经元。一般选用doublecortin（DCX）启动子作为未成熟神经元的特异性启动子。DCX是由DCX基因编码的微管结合蛋白，对于神经元的迁移有重要作用，因此DCX启动子能作为未成熟神经元的特异性启动子。
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