论文部分内容阅读
朊病毒（prion）是一种不含核酸，只含有蛋白质的新型亚病毒。正常情况下，朊蛋白(PrP)是由管家基因PRNP编码的定位于细胞膜表面的糖蛋白，即细胞型朊蛋白（cellular prion protein，PrPC）。朊蛋白几乎在所有组织中广泛表达，但是在成体中主要在中枢神经系统表达。当朊蛋白由富含α-螺旋的天然构象转变为富含β-折叠的错误构象（即PrPC转变为PrPSc）后将导致哺乳动物和人致死性的神经退化性疾病----朊病毒病（prion diseases），也被成为传染性海绵状脑病，如疯牛病(BSE)、羊瘙痒症（scrapie）、鹿慢性消瘦病(CWD)以及人克雅氏症(CJD)等。基因鼠研究表明PRNP基因的表达水平与机体对朊病毒的易感性呈正相关:PRNP基因敲除（Prnp-/-）小鼠对外源朊病毒具有完全的抗性;而PRNP过表达的小鼠更容易感染外源朊病毒。因此，对人PRNP基因表达水平的调控研究有助于揭示朊蛋白的正常生理功能，同时为预防和治疗人朊病毒病提供理论依据。叉头状转录因子O亚家族蛋白(FOXO)是哺乳动物体内高度保守的转录调控蛋白，其在细胞能量代谢、细胞抗氧化、细胞凋亡、细胞周期停滞等生理过程中发挥重要作用。不同种类的FOXO转录因子通过识别共有的DNA结合序列5-TTGTTTAC-3结合到靶基因的启动子区域，进而调控靶基因的表达。作为胰岛素/胰岛素类似生长因子(IGF-1)信号通路下游的重要应答分子，FOXO蛋白受到PI3K-Akt等信号通路的翻译后修饰调节。胰岛素类似生长因子1是一种重要的神经营养因子，其受体IGF-1R在神经系统中大量表达。虽然有报道证明IGF-1在阿尔兹海默症等神经退化性疾病中具有重要作用（如IGF-1可以影响Aβ的清除和tau蛋白的磷酸化），但IGF-1是否对PRNP基因表达具有调控作用以及IGF-1调节PRNP基因表达的机制并不清楚。
本研究表明：100ng/ml的IGF-1处理HeLa细胞和SH-SY5Y细胞能够在蛋白水平和mRNA水平上调PRNP基因表达依赖于PI3K-Akt信号通路。本论文接着研究了PI3K-Akt信号通路下游分子FOXO3a对PRNP基因表的影响。通过FOXO1和FOXO3a过表达、siRNAs基因沉默实验、荧光素酶报告基因系统和凝胶电泳迁移率转移等实验证明FOXO3a能够结合到PRNP基因启动子区域，并负调控PRNP基因的表达。最后，本论文揭示了FOXO3a调控PRNP基因表达的机制:IGF-1处理激活了PI3K-Akt信号通路，激活的Akt磷酸化FOXO3a并导致FOXO3a向细胞质中转移，进而抑制了FOXO3a对PRNP基因的负调控功能，最终导致PRNP基因表达增强。本研究发现了一条新的调控PRNP基因表达的信号通路:即IGF-1-PI3K-Akt-FOXO3a-PRNP。这一研究结果不仅对于将来朊病毒病的预防和治疗提供了新的思路，也可能对其他神经退化性疾病如阿尔兹海默症（Alzheimers disease，AD）、帕金森症(Parkinsons disease，PD)以及亨廷顿病（Huntingtons disease，HD）等疾病的研究、预防和治疗提供新的思路。