转录因子CREB调节眼睛晶状体分化的分子机制

cAMP response element binding protein(CREB) is a critical transcription factor controlling organism development. Our recent work have demonstrated that CREB is strongly expressed in different stages of the developing lens. Moreover, the phosphorylation of CREB at S133 is significantly upregulated. In lens epithelial cell, overexpression of CREB promotes cell cycle exit and differentiation process. However, how CREB promotes lens differentiation remain elusive. In this application, we propose to study the molecular mechanisms with modern molecular and cellular biology technology. These studies will help to determine :1) the key genes regulated by CREB mediate control of lens differentiation; 2) the major pathways regulated by CREB mediate control of lens differentiaiton; 3) the pathological consequence and its mechanisms when CREB activity is abrogated. These results will elucidate the functional mechanisms of CREB control of lens differentiation and also its role in catarctogenesis. As a result, our study will provide novel information for cataract treatment.

环腺苷酸（cAMP）应答元件蛋白CREB是一个控制发育的重要转录因子。我们最近的研究表明CREB在眼睛晶状体发育过程中有非常强烈的表达，并且S133位点磷酸化水平在晶状体细胞进入分化时显著上调。晶状体上皮细胞中，过表达CREB促使细胞退出细胞周期进入分化。然而，CREB怎样调节晶状体分化则不明了。本课题将在前期工作的基础上用现代分子生物学方法深入探讨CREB调节晶状体分化的分子机制。我们将确定：1）CREB调节晶状体分化的关键基因；2）CREB调节晶状体分化的主要信号通路；3）CREB在活性异常时，晶状体分化的病理变化以及相应的分子机制。这些结果将阐明CREB控制晶状体分化的分子机制，并确定CREB在白内障发生过程中的功能，为白内障治疗带来新的切入点。

环腺苷酸（cAMP）应答元件蛋白CREB是一个控制发育的重要转录因子。我们前期的研究发现CREB在眼睛晶状体发育过程中有非常强烈的表达，并且S133位点磷酸化水平在晶状体细胞进入分化时显著上调。晶状体上皮细胞中，过表达CREB促使细胞退出细胞周期进入分化。然而，CREB怎样调节晶状体分化则不明了。本项目在国家基金委的资助下，首次分析了CREB活性在晶状体分化和白内障发生的功能。以小鼠模式动物、白内障病人超声乳化手术分离的晶状上皮细胞及小鼠晶状体上皮细胞系αTN4-1为材料，并运用多种分子细胞生物学和生物化学的方法，进行了一系列的实验研究，阐明了如下重要信息。首先，在小鼠体内、白内障病人超声乳化手术分离的晶状上皮细胞和小鼠晶状体上皮细胞系αTN4-1中，发现CREB可以通过下调Pax6、FN1，上调P300、CBP、Gcn5、pCaf等因子调控晶状体的分化发育，同时CREB的磷酸化激活受到蛋白磷酸酶PP1β和PP2Aα的调控；其次，通过大鼠晶状体离体培养、和细胞实验，我们发现CREB是介导氧化应激反应的重要因子，CREB可以直接与αB晶体蛋白的启动子结合下调其表达，并通过调控P300-P53-Bak/Bax信号轴增强小鼠晶状体上皮细胞αTN4-1对外界应激的敏感性，参与对白内障发生的调控；最后，更重要的是纯合CREB-S133A突变体小鼠出现明显的晶体混浊，说明CREB活性异常导致了白内障的发生，其机制还有待进一步的研究。这些研究成果阐明了CREB控制晶状体分化的分子机制，并确定CREB在白内障发生过程中的功能，为白内障治疗带来新的切入点。本课题资助发表了4篇SCI论文，此外，还有两篇研究论文正在写作和准备发表的过程中。本课题协助培养了3名博士和2名硕士研究生。