突变亨廷顿蛋白对长散布核元件-1反转录转座活性的影响及其机制

Huntington's disease (HD) is an autosomal dominant inherited neurodegenerative disease， caused by the excessive expansion of trinucleotide repeat（CAG）in HD gene. The mutant huntingtin protein (huntingtin, htt) produced by mutant HD gene could induce cytotoxicity by affecting gene expression . The abnormal activation of retrotransposon Long interspersed nuclear elements-1( LINE-1 or L1) could cause cytotoxicity by inducing mutations and host genome instability. Previous studies have indicated that the dysregulation of L1 retrotransposition activation could be involved in the pathogenesis of neurodegenerative diseases. However, in HD , whether the mutant Htt could affect L1 retrotransposition is unclear. Our previous reasearch found significantly increased L1 expression levels in the striatum of HD transgenic mice, suggesting that the dysregulation of L1 retrotransposition activation by mutant htt could contribute to the neuronal toxicity. This project intends to investigate the role and molecular mechanism of mutant htt on L1 retrotransposition, which may reveal HD pathogenesis and provide scientific data to find new potential therapy targets for HD.

亨廷顿病（Huntington’s disease, HD）是一种常染色体显性遗传性神经退行性疾病，由HD基因中CAG重复序列异常扩增所致。突变HD基因产物突变亨廷顿蛋白（huntingtin, htt）可通过影响基因表达产生细胞毒性。反转录转座子长散布核元件-1（Long interspersed nuclear elements-1，LINE-1 or L1）的异常激活可通过诱发突变和宿主基因组的不稳定对细胞产生毒性。以往的研究揭示L1异常激活可能参与了神经退行性疾病的发病。然而，在HD中，突变Htt是否影响L1的反转录转座活性目前尚不清楚。我们的前期工作发现HD转基因小鼠纹状体内L1表达水平明显增加，提示在HD中，突变Htt可能通过激活L1的反转录转座活性而损伤神经元细胞。本项目探讨突变htt对L1反转录转座活性的影响及其机制，为揭示HD发病机制及寻找治疗HD的潜在靶点提供科学依据。

亨廷顿病（Huntington’s disease, HD）是一种常染色体显性遗传性神经退行性疾病，由HD基因中CAG重复序列异常扩增所致。突变HD基因产物突变亨廷顿蛋白（huntingtin, Htt）可通过影响基因表达产生细胞毒性。反转录转座子长散布核元件-1（Long interspersed nuclear elements-1，LINE-1 or L1）的异常激活可通过诱发突变和宿主基因组的不稳定对细胞产生毒性。以往的研究揭示L1异常激活可能参与了神经退行性疾病的发病。然而，在HD中，突变Htt是否影响L1的反转录转座活性目前尚不清楚。本项目以HD转基因小鼠和表达突变Htt的HEK293细胞为模型，通过分子生物学和细胞生物学的方法，在明确了突变Htt对L1表达水平影响的基础上，分析了突变Htt对L1反转录转座活性的影响及其机制。首先通过多重定量PCR和免疫印记的方法，我们发现HD转基因小鼠纹状体内L1表达水平明显增加，且随着病情进展而增加，提示在HD中，突变Htt可能通过激活L1的反转录活性而损伤神经元细胞，进而导致HD的神经退行性病变。进而我们观察到L1转座活性的激活可促进突变Htt细胞内聚集物的形成，降低突变Htt细胞的活力，增加突变Htt细胞内caspase-3活性，继而产生细胞毒性，造成脑部神经元损伤。最后，通过荧光素酶和免疫共沉淀的方法，我们发现突变Htt是通过与转录因子RUNX3相互作用，且募集较多的RUNX3，进而影响L1的表达及反转录转座活性，引发L1的异常激活，从而引发细胞的神经退行性病变。本项目揭示了突变Htt对L1反转录转座活性及其转录因子RUNX3的影响，明确了突变Htt是通过影响转录因子RUNX3活性而干扰L1的表达，进而引发细胞毒性，为进一步揭示HD的发病机制及寻找治疗HD和其他神经退行性疾病的潜在靶点提供科学依据。