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mir-34a基因在脑中时空表达特征及其功能研究

戚艳婷  
【摘要】: 小分子RNA在脑内含量丰富。现有研究表明这些非编码小RNA与脑的发生、发育及脑疾患相关,然而他们在神经元老化和神经退行性疾病中的作用机制有待揭示。本论文从研究恒河猴脑microRNA时空表达特征入手,发现mir-34a呈年龄相关性表达。在此基础上,我们验证了多个mir-34a作用靶标,并发现过表达mir-34a引起神经元凋亡的现象。尤为重要的是,本研究进一步探讨了mir-34a在AD的发病中的可能机制以及mir-34a在脑肿瘤发生过程中的网络调控机制。 第一部分,mir-34a转录本在脑内的表达特性。我们证明,mir-34a在恒河猴脑内随着年龄老化而表达增加,这一表达特性在芯片和Northern Blotting中具有一致性。相同的表达趋势也存在于大鼠胚胎脑皮层原代培养神经元中,且mir-34a高表达主要集中在皮层颗粒细胞和锥体神经元(Ⅱ/Ⅲ层)。联合免疫荧光检测发现,mir-34a主要在神经元胞体表达。mir-34a在脑内的时空表达提示其与脑功能休戚相关。 第二部分,mir-34a靶标的预测。利用我们自主开发的软件KeyTar进行mir-34a保守作用位点的预测。KeyTar中所采用的新算法大幅度地提高了miRNA靶标预测的准确性(结果未发表)。结合分析mir-34a在生理和病理情况下的表达特性,BCL-6,FoxP1,Notch1,R-Ras和CCND1被预测为是mir-34a的靶标。 第三部分,过表达mir-34a诱导神经元凋亡的可能机制。基于上述研究,我们进一步用原代培养神经元来研究mir-34a的功能。MTT实验表明,过表达mir-34a可以影响神经元的存活。采用检测caspase-3活性体的方法进一步验证,过表达mir-34a可以引发神经元凋亡。通过mir-34a靶标鉴定,我们发现其过表达诱导神经元凋亡的机制可能与其抑制BCL-6的翻译有关。业已表明,BCL-6系一转录抑制因子,其可抑制p53的生成。我们的研究结果提示mir-34a可能在神经元发育和老化中具有重要作用。 第四部分,mir-34a参与AD病理过程的可能机制。在该项研究中,我们发现mir-34a在阿尔茨海默氏病模型小鼠脑中和人阿尔茨海默氏病脑中表达失调。同时,我们验证了FoxP1和Notch1系mir-34a作用靶标。进一步研究表明,AD神经元中mir-34a表达呈下调趋势,而FoxP1和Notch1则表达升高。已有的研究表明,Notch1,CCND1及CDC25a在神经元中的表达失调与阿尔茨海默氏病的发生有关,我们的研究结果表明FoxP1也与阿尔茨海默氏病的发生相关,mir-34a因调控这些细胞周期相关因子而参与了阿尔茨海默氏病的病理过程。因此,我们的研究为揭示miRNA转录与神经退行性病症之间的关系提供了有价值的线索。 第五部分mir-34a抑制R-Ras引起脑肿瘤细胞凋亡的研究。新近研究表明,p53通过调控mir-34a表达对多种肿瘤具有抑制作用。在该部分研究中,我们首先对mir-34a在不同物种体内的时空表达情况进行了检定。其次,我们采用RNA印迹和ISH发现mir-34a在脑胶质瘤及神经母细胞瘤细胞中表达下调。进一步的研究表明,mir-34a可以通过对R-Ras的转录后翻译起抑制作用,并且mir-34a导致的脑肿瘤细胞凋亡可能与其作用于R-Ras有关。我们的这一研究结果首先发现了mir-34a具有调控R-Ras通路的作用,为mir-34a成为治疗脑肿瘤的靶标提供可能性。 综上所述,我们的工作在于探讨mir-34a参与脑老化过程与脑肿瘤形成的分子机制。本研究论文已在三个方面得到了初步结论,即呈年龄梯度变化的mir-34a可能参与控制神经元衰老过程;mir-34a可能参与阿尔茨海默氏病发病机制;mir-34a具有调控R-Ras通路的作用,有望成为脑肿瘤治疗的靶标之一。


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