DAPK1调控ERK在脑缺血致神经元死亡中的作用和机理

Cerebral ischemia recruits death-associated protein kinase 1 (DAPK1) in to the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors NR2B protein complex. However, it is unknown that which is the downstream signaling of DAPK1. According to some previous reports and our preliminary studies, the extracellular regulated protein kinase (ERK) may be the downstream molecular of DAPK1. So, we hypothesize that activation of DAPK1 following the cerebral ischemia insult blocks ERK nuclear translocation, results in cytoplastmic accumulation of ERK and in turn induces neuronal death. By use of two lines of genetically modified mice (DAPK1-/- and cdDAPK1-/-) and other techniques we will carry a series of experiments to answer these following questions. (1) Does DAPK1 interact with ERK? (2) To determine if activation of DAPK1 blocks ERK nuclear translocation. (3) Dose nuclear accumulation of ERK in nuclear reverse the neuron death following the cerebral ischemia insult? (4) Is cytoplastmic accumulation of ERK responsible for ischemic neuronal death? This proposal will help us understand the mechanism of neuronal death following the cerebral ischemia, and find a novel molecular target for ischemic stroke therapy.

脑缺血引发死亡相关蛋白激酶1（DAPK1）迁移至突触外，与NMDA受体的NR2B亚单位结合，导致神经元死亡，但是其下游信号仍不清楚。先前的研究报道和我们的预实验表明：胞外信号调节激酶（ERK）可能是DAPK1的下游信号。因此，我们提出研究假设：在脑缺血时，DAPK1激活后与ERK结合，抑制ERK核转位，使ERK在胞浆聚集，从而导致神经元死亡。本项目利用我们已有的基因敲除小鼠并结合多种技术手段，拟进行以下研究工作：首先，研究DAPK1与ERK是否发生相互作用。其次，研究DAPK1对脑缺血时ERK核转位的影响。然后，在神经元胞核表达激活型ERK，探讨其对脑缺血所致神经元死亡的影响。最后，在神经元胞浆表达激活型ERK，探讨其对脑缺血所致神经元死亡的影响。本研究将为深入认识脑缺血损伤的发病机制和寻找新的分子靶标提供强有力的理论基础和实验依据。

脑缺血募集死亡相关蛋白激酶1（DAPK1）至突触外NMDA受体的NR2B亚基，引发神经元死亡，但其下游信号尚不清楚。我们的研究证实缺血再灌注后，DAPK1与ERK逐步激活，ERK核转位增强，细胞凋亡随时间加重。缺血再灌注后DAPK1与ERK相互结合，敲低DAPK1后，ERK核转位明显增强，同时细胞凋亡减轻。我们发现DAPK1可与p53结合并磷酸化其丝氨酸23位点，激活的p53主要表达于核内。携带有p53DNA结合模体序列的穿膜肽Tat-53DM对再灌注损伤的神经元有保护作用。我们也证实再灌注损伤中DAPK1结合并磷酸化tau蛋白丝氨酸262位点，介导突触棘损伤。Tau蛋白与DAPK1所结合结构域的同源穿膜肽表现出了对缺血再灌注损伤的治疗效应。以上研究结果表明，DAPK1与ERK的相互作用促进了神经元缺血再灌注损伤，阻断二者结合可促进ERK核转位并减轻神经元凋亡。DAPK1可结合并激活p53继而引发其介导的细胞凋亡，阻断此结合可减轻神经元再灌注损伤。缺血再灌注中tau蛋白与DAPK1的结合介导了突触棘损伤，干扰二者结合可保护突触棘并减轻缺血所致脑梗死。本课题深入研究了缺血再灌注损伤中DAPK1下游信号，阐明了其与DAPK1相互作用机制，探索了再灌注损伤的神经保护机制，为深入了解脑缺血再灌注损伤机制和寻找潜在分子靶标提供了强有力的理论基础和实验依据。