Importinβ2 介导少突胶质细胞转录因子Olig1核浆转位的分子机制研究

Differentiation disorder of oligodendrocyte precursor cells (OPCs) is the common feature of demyelinated diseases of the central nervous system and myelin regeneration disorder. Nucleocytoplasmic translocation of transcription factor plays an important role in cell development and differentiation. Our previous studies showed that the transcription factor Olig1 plays an important role in oligodendrocyte development and differentiation. Nucleocytoplasmic translocation of olig1 was detected in oligodendrocyte development and differentiation, but the molecular mechanism is unclear. The experiment indicates that there are nuclear localization signals in Olig1 protein, which transfer nucleoplasm through active transport and Olig1 S138 serine phosphorylation prevents the nucleoplasm transposition reaction. In this study, the following research are carried out using genetic engineering and immunofluorescence staining technique: (1) identification of nuclear localization signals of Olig1 protein; (2) analysis of which nuclear protein receptors interacted with Olig1; (3) phosphorylation of the nuclear localization signals regulates nucleocytoplasmic translocation of Olig1, which effects development and differentiation of oligodendrocyte. This project is to prove the molecular mechanism of nucleocytoplasmic translocation of Olig1, elucidate mechanism of OLs maturation and myelination and provide new clues of demyelinated disease treatment strategies.

少突胶质前体细胞（OPCs）分化停滞是中枢神经系统脱髓鞘疾病和髓鞘再生障碍的共同特征。前期研究表明转录因子Olig1的核浆转位在少突胶质细胞(OLs)发育分化中起重要作用，但其核浆转位的分子机制目前尚不清楚。预实验提示Olig1存在核定位信号(NLS)；蛋白S138的丝氨酸磷酸化阻止了核浆转位。因此我们推测Olig1在OLs发育不同阶段存在的核浆转位是由Olig1蛋白上的NLS介导的，NLS的磷酸化调控着Olig1蛋白的出入核反应。为此，本研究利用基因工程、免疫荧光染色等技术开展以下研究：(1)鉴定Olig1蛋白分子存在的NLS；(2)分析与Olig1相互作用的核蛋白受体；(3)NLS的磷酸化对Olig1核浆转位的调节作用及Olig1核浆转位对OLs分化成熟的影响。以期阐明Olig1分子核浆转位的分子机制及作用。本课题有望阐明OLs成熟分化的调控机制，为髓鞘再生策略提供新线索。

少突胶质细胞（Oligodendrocyte，OLs）由少突胶质前体细胞（Oligodendrocyte precusor cells, OPCs）发育分化而来，而OPCs分化为成熟OLs的过程是髓鞘形成的关键环节。细胞内外环境因素对OPC的分化起着重要作用，如细胞内转录因子和细胞外微环境等。细胞内，一系列谱系转录因子的调控下完成OPCs的发育分化。其中Olig家族被认为在少突胶质细胞的发育、分化和髓鞘形成过程中扮演了重要角色。研究发现Olig2主要参与了OLs的早期定向发育和分化。而Olig1基因主要在髓鞘形成的终末阶段发挥作用。前期研究显示转录因子Olig1的核浆转位在少突胶质细胞(OLs)发育分化中起重要作用，但其核浆转位的分子机制目前尚不清楚。细胞外微环境的改变，如铅离子浓度超标等均能影响OPC的分化，但机制也是不清楚的。本研究利用基因工程、免疫荧光染色等技术对影响OPC细胞的分化的内外因素开展研究，以期阐明Olig1分子核浆转位的分子机制及铅离子抑制OLs分化的机制。我们研究发现在OPC的发育过程中Olig1在OLs发育过程中存在核浆转位现象，OPC阶段Olig1主要存在的细胞核内，随着OPC的分化，Olig1主从细胞核内转移到细胞浆内。在OPC发育分化过程中Erk1/2信号通路的磷酸化水平逐渐增加，特异性阻断Erk1/2的磷酸化会抑制Olig1在OLs发育过程中的核浆转位现象。我们进一步研究发现干扰Erk2会抑制Olig1的核浆转位现象，进而阻止OPC发育。在细胞外环境改变影响OPC分化方面，我们发现高浓度铅离子(Pb)导致OPC的死亡，而低浓度的Pb会抑制OPC的分化。进一步研究显示Pb降低OPC细胞内的一种钠钙交换体蛋白NCX3的表达。Pb导致的NCX3的表达下降会增加细胞内钙离子超载，进而抑制OPC的分化。在Pb处理的OPC细胞中过表达NCX3能逆转Pb引起的OPC分化的抑制。本课题初步研究了Olig1核浆转位的分子机制和Pb抑制OPC分化的分子机制。本课题从细胞内外多角度分析OPC分化的分子机制，有望阐明OLs成熟分化的调控机制，为髓鞘再生策略提供新线索。以本课题的资助发表SCI文章4篇，其中(共同)通讯作者身份发表2篇，很好的完成了既定任务。