内质网应激诱导的线粒体损伤在白内障发生中的作用及调控

Cataract is the main cause of blindness. Endoplasmic reticulum stress (ERS) is associated with many neurodegenerative diseases, and studies found that it may participate in the apoptosis of lens epithelial cell (LECs) in vitro. When the synthesis and modification of proteins in the endoplasmic reticulum is abnormal, the ERS will be activated. Then the unfolded protein response (UPR) starts to recovery the homeostasis of endoplasmic reticulum. But when ERS is over reaction, UPR mediates apoptosis. IRE1 is one of the three stress-receptors of UPR, and it has bidirectional regulation. It could restore the endoplasmic reticulum homeostasis or promote cells apoptosis. Therefore,to maintain the moderate ERS of LECs, will be the key to the prevention and treatment of cataract. Our previous study found that, there was significant difference in the expression of ERS markers (protein-CHOP, Caspase-12, GRP78) between the cataract group and the transparent lens group. It shows that ERS up regulates and activates the apoptosis pathway in cataract LECs. In this issue, We will establish an animal model,we will systematically evaluate the role of ERS on the lens. We also investigate the role of IRE1, PERK, Ca2+ related protein and ERS-related apoptosis proteins in cataract pathogenesis by regulating the ERS of LECs at different level, and try to find the underlying molecular mechanism of ERS -induced mitochondrial injury and its regulatory in age-related cataract.

内质网应激（ERS）与许多退行性疾病有关，体外研究发现其参与晶状体上皮细胞（LECs）的凋亡。蛋白质在内质网的合成、修饰异常时将激活ERS，启动未折叠蛋白应答（UPR），恢复内质网稳态。但当ERS反应过度时，UPR将诱导线粒体损伤，并随着线粒体损伤的进一步加重而介导细胞凋亡。UPR的三种应激感受器均具有差异化调控的功能，它同时具有恢复内质网稳态和促进细胞凋亡的作用。因此，维持LECs内质网的适度应激，将是白内障预防和治疗的关键。我们前期研究发现，白内障组ERS标志蛋白CHOP、Caspase-12、GRP78表达与透明晶状体组有显著差异，说明白内障LECs内ERS上调并且凋亡通路激活；本课题我们将建立动物模型，并系统评估ERS对晶状体的影响，并通过差别化调控IRE1、PERK、Ca2+相关蛋白以及ERS相关凋亡蛋白的功能，探讨ERS及其诱导的线粒体损伤在白内障发病机制中的作用。

研究表明，外界刺激引起的蛋白质合成、修饰异常将激活内质网应激（ERS），启动具有差异化调控功能的未折叠蛋白应答（UPR），恢复内质网稳态，但当ERS反应过度时，UPR将诱导线粒体损伤并介导细胞凋亡，而IAPs参与ERS诱导的凋亡，我们既往研究发现，在人晶状体上皮细胞（LECs）中Smac通过抑制IAPs的活性介导细胞凋亡。本研究从ERS与线粒体损伤间的调控入手，通过慢病毒转染构建了稳定表达的Smac上调及下调晶状体上皮细胞系（HLE-B3），以H2O2构建了氧化应激诱导的内质网应激模型，研究了Smac差异化表达对正常状态及氧化损伤后的HLE-B3增殖、ERS相关蛋白mRNA水平、蛋白表达水平及其介导的凋亡的影响，并通过对Smac免疫共沉淀-质谱分析的方法，研究了Smac与ERS之间可能存在的桥梁蛋白，查阅相关文献推测IGFBP5及PDE1C最有可能是Smac和ESR之间的桥梁蛋白。进一步运用慢病毒载体转染HLE-B3的方法干扰及上调IGFBP5的表达，研究IGFBP5在Smac与ERS之间的桥梁作用及其作用机制；并筛选合适浓度H2O2构建氧化应激模型，探讨IGFBP5基因过表达及下调表达对HLE-B3增殖、内质网应激及其介导的细胞凋亡的影响。于此同时，以对Smac的调控进而对线粒体损伤的调控作为切入点，通过生物学软件Targetscan 预测与Smac存在结合位点最多的miR-29，利用H2O2制作凋亡模型模拟HLE-B3凋亡，探讨miR-29对晶状体上皮细胞凋亡的影响，以及靶向调节Smac的机制。同时，我们发现lncRNA H19在白内障患者的晶状体组织中呈现高表达，进而通过生物信息分析发现lncRNA H19与miR-29可能存在直接结合位点且lncRNA H19在白内障晶状体组织中呈高表达，进而建立亚硒酸钠诱导的大鼠核性白内障模型，通过在房水中注射SiRNA下调lncRNA H19观察lncRNA H19/ miR-29通过对Smac的调控对年龄相关性白内障发生、发展的影响，研究lncRNA H19与miR-29之间的调控方式及其对Smac表达的影响，深入揭示了内质网应激、线粒体损伤及其介导的细胞凋亡在人晶状体上皮细胞中的相关调控及作用，以及其中涉及的非编码RNA的调控方式，为白内障发病机制的研究开拓了新的思路,为白内障的预防和治疗提供了新的思路与作用靶点。