Porf-2调控EphB3/EphrinB3细胞间信号传导影响视神经损伤后轴突再生的分子机制

Significant progress has been made in the repairment of optic nerve injury (ONI), however, the efficacy of retinal ganglion cells (RGCs) axonal regeneration is still unsatisfactory. In recent years, EphB/EphrinB-mediated astrocytes-RGCs axonal signaling transduction has gradually become a research hotspot. Nevertheless, it remains unclear how RGCs axons sense the external intercellular signal and transduce it to the downstream cytoskeletons, which leads to the axonal regeneration. Recently, we found that preoptic regulatory factor-2 (Porf-2) has an inhibitory effect on axonal growth and was upregulated in RGCs axons after ONI. Further studies revealed that EphrinB3 could bind with Porf-2, and they had positive correlation post-ONI. Therefore, we proposed that Porf-2 could regulate signal transductions of the EphB3/EphrinB3 intercellular reverse signals in RGCs axons, which affect the axonal growth. Our team plans to employ cellular and molecular biology technology to confirm the above hypothesis in vivo and vitro. This research can provide new targets and theoretical basis for RGCs axonal regeneration research.

尽管视神经损伤修复研究不断取得进展，但视网膜神经节细胞（RGCs）轴突再生效果仍不理想。近年来，EphB/EphrinB介导的星形胶质细胞-RGCs轴突间信号传导逐渐成为轴突再生的研究热点，然而RGCs轴突是如何感受外部细胞信号并将其传递至下游骨架蛋白进而影响轴突再生的机制尚不清楚。最近，我们发现视前区调控因子-2（Porf-2）对轴突生长具有抑制作用，在视神经损伤后RGCs轴突表达上调。进一步研究发现EphrinB3可与Porf-2相互结合，在视神经损伤后两者的表达呈正相关。我们推测视神经损伤后Porf-2可以调控EphB3/EphrinB3细胞间信号传导影响视神经损伤后轴突再生。本项目拟采用细胞生物学和分子生物学等技术，通过体内、外研究对该假说进行深入探索，其成果可以为RGCs轴突再生提供新的标靶和理论依据。

研究背景：成年哺乳动物中枢神经系统受损后，损伤神经元的轴突再生一直是中枢神经系统修复的难点之一。目前针对损伤轴突再生的研究主要集中在提高细胞存活、外源细胞替代以及促进自身再生能力这几个方面。然而由于损伤后局部复杂的微环境，使得前两种手段的再生效果有限。Porf-2是一种广泛表达在神经元中的分子，我们的前期实验已经证实其对发育阶段的海马神经元的轴突生长具有抑制作用。神经系统损伤后的再生与正常的发育过程在信号通路、能量代谢等处有许多相似的情况。基于此我们展开了在损伤条件下Porf-2对轴突再生影响的研究。主要研究内容：1、鉴定 Porf-2 的分子量、明确 Porf-2 蛋白在脑中的存在形式、表达、分布 及定位2、Porf-2 在神经元轴突生长中的作用 3、Porf-2f 挥轴突生长抑制调控的下游分子机制及其功能域基础。 4、通过 Co-IP 结合质谱分析筛选 Porf-2 的上游相互作用蛋白，并进行体内 外证实。5、Porf-2 在 EphB1 跨膜信号转导中作用：通过研究 Porf-2 在神经元轴突自 主生长和细胞-细胞接触依赖的轴突生长中的作用，探讨 Porf-2 在不同轴突生长 阶段所发挥的双重作用及其于 Ephrin/EphB 跨膜信号的关系。 6、Porf-2 在正常及视神经损伤后小鼠视网膜中的表达模式。 7、视神经损伤后 Porf-2 对轴突再生的影响。主要结果：1.我们发现Porf-2全长蛋白约为130 kD，在脑组织高表达。在细胞类型上，Porf-2特异性表达在神经元，而在胶质细胞中则不表达。在视网膜中，Porf-2特异表达在RGCs中,且受损伤影响。敲减Porf-2可促进轴突再生与RGCs存活。2.在轴突自主的生长延伸发育过程中，Porf-2通过其GAP功能域失活下游Rac1/F-actin信号通路，并发挥着内源性的抑制轴突和生长锥的延伸、分叉，从而限制轴突的过度生长。这一抑制作用是一种不依赖EphB1的细胞自主的内源性方式；而在细胞-细胞间信号传递调控的轴突生长模式中，Porf-2可作为EphB1的下游，并在细胞-轴突ephrin -EphB信号的激活中受到EphB1的募集，从而将其对轴突生长停止、诱导生长锥坍塌及轴突排斥的效应传递至下游骨架蛋白。这一抑制作用是一种依赖EphB1的细胞-轴突接触介导的轴突生长调节模式。