Wnt过表达对FXTAS转基因果蝇的作用及机制研究

Wnt can regulate mRNA translation through mTOR to promote cell growth, and its signaling pathway in multiple genes have been found to be susceptible genes of children with autism. Fragile X-associated tremor / ataxia syndrome (FXTAS) ，a neurodegenerative diseases, is caused by the FMR1 gene mutation , which can show autism,the abnormal increase in FMR1 mRNA is an important factor in its pathogenesis. Recently, studies have found that mTOR substrates s6k1 overexpression have neuroprotective effects for FXTAS. In the present study, we will definite whether Wnt overexpression have neuroprotective effects of FXTAS transgenic drosophila through many different methods including immunofluorescence, RNA interference and immunoblotting methods, then determinate whether there are close relationships between its role and activation of mTOR promoting the effective translation of FMR1 mRNA ;and further research whether Wnt overexpression promote the autism occurrence of FXTAS transgenic drosophila ,and confirm whether the occurrence of autism is the byproduct of FXTAS protection activating mTOR signaling pathway. Present study will offer a new theoretical basis for the balance between searching an effective treatment of FXTAS motor symptoms and avoid inducing autism.

Wnt可通过mTOR调控mRNA翻译，促进细胞生长，其信号通路中的多个基因已被发现是儿童自闭症的易感基因。脆性X相关震颤/共济失调综合征(FXTAS)是因FMR1基因前突变所致的神经变性疾病，严重时可表现出自闭症状，异常增多的FMR1 mRNA是其发病的重要因素。最近的研究发现mTOR底物s6k1的过表达对FXTAS具有神经保护作用。在本课题中，我们拟利用免疫荧光、RNA干扰、免疫印迹等方法，研究Wnt过表达对FXTAS转基因果蝇是否具有神经保护作用，明确其作用是否与通过激活mTOR促进了FMR1 mRNA的有效翻译有关；并进一步研究Wnt过表达是否同时促进了FXTAS转基因果蝇自闭症状的发生，明确自闭症状的发生是否是FXTAS疾病保护性激活mTOR信号通路后的副产品，为寻找有效治疗FXTAS运动症状又避免诱发自闭症状的平衡提供理论依据。

目的：帕金森病（PD）主要病理学特征是中脑黑质多巴胺能神经元的变性坏死和路易小体形成。研究发现， PTEN诱导激酶1（PINK1）基因突变会导致转基因果蝇出现间接飞行肌缺陷以及线粒体结构功能障碍。 方法：利用Wnt2和Wnt4基因过表达和敲低干预PINK1突变转基因果蝇，探究Wnt2与Wnt4基因是否对PD 转基因果蝇有挽救作用及机制。实验筛选出Wnt2和Wnt4基因，利用Wnt2与Wnt4基因的过表达和敲低干预MHC-Gal4/UAS系统的PD 转基因果蝇模型，特异性启动在果蝇肌肉组织中表达的PINK1基因，研究其对PINK1转基因果蝇的作用。 结果：通过行为学观察，发现Wnt2和Wnt4基因过表达干预的PD转基因果蝇的异翅率明显降低，改善果蝇飞行的能力，而Wnt2与Wnt4基因敲低则对PD转基因果蝇的异翅和飞行改善作用不显著。为此，我们进一步通过免疫印迹，线粒体相关蛋白NDUFS3的上调，以及自噬相关蛋白Ref(2)P下调以及Beclin1、Atg8a蛋白上调， 凋亡相关蛋白Bcl2上调以及Pro-Caspase3蛋白下调，ATP测定、线粒体膜电位测定、高分辨率呼吸系统测定系统以及HE染色和透射电镜证明Wnt2与Wnt4基因过表达对PD转基因果蝇的线粒体功能有保护作用。 结论：Wnt2与Wnt4基因过表达挽救了PINK1突变的转基因果蝇的表型，改善其运动能力,保护机制可能通过自噬和凋亡改善线粒体功能相关。