功能未知的lncRNA ：AK006863致儿童学习记忆损伤的机制研究

AK006863, a lncRNA whose function is unclear, was specially up-regulated in the hippocamp of SHR rats and cerebral ischemia rats. Our previous study indicated that the silence of AK006863 can improve the ability of learning and study in SHR rats. On the other hand, bioinformatic analysis and experiment data suggested that Nrxn1 could be a candidate target gene of AK006863.It has been reported that Nrxn1 plays an important role in synaptic plasticity, contributing to the ability of learning and memory. We will further investigate the bioinformatics characteristics of AK006863. Adopting overexpression and knock down strategies,we intend to explicit the effect of AK006863 in learning and memory; Using Nrxn1 as a mechanism clue, we will further investigate regulatory mechanism of the interaction between AK006863 and Nrxn1. Up to now, there is no report of AK006863. This study may provide a new target for the gene targeted therapeutics of children learning impairment.

AK006863是我们应用芯片技术筛选到的、在SHR/WKY大鼠以及脑缺血/正常大鼠的海马组织中均差异表达的一条功能未知的lncRNA。前期发现，AK006863沉默可显著提高SHR大鼠的学习记忆能力；生物信息学预测及实验结果提示Nrxn1可能为AK006863的下游靶标，且Nrxn1已证实是突触可塑性及学习记忆中发挥作用的重要基因之一。本项目拟进一步探讨AK006863生物学特征；采用过表达、沉默双向策略，明确AK006863对学习记忆损伤的影响；并以Nrxn1为线索，通过挽救实验论证AK006863通过Nrxn1致学习记忆损伤的机制。有关AK006863功能国内外未见报道，本研究将有助于揭示AK006863在儿童学习记忆损伤的作用与机制，为儿童学习记忆损伤治疗提供潜在靶标。

学习记忆损伤与多种疾病相关，特别是在儿童期，会对其生活和家庭产生深远的影响，但目前机制未明。学习记忆虽然是大脑高级而又复杂的神经功能，但其最终机理是突触可塑性改变且与海马区域密切相关。因此，从突触可塑性改变角度探索学习记忆的调控机制，可为学习记忆损伤提供新的临床治疗思路。LncRNAs是一类重要的非编码RNA分子，在细胞分化、生长发育及疾病发生发展过程中发挥巨大作用。从lncRNA角度挖掘学习记忆损伤发病机制的新分子，将有助于为临床防治提供新靶标。AK006863是我们应用芯片技术筛选到的、高表达于SHR（WKY鼠为对照）以及脑缺血（正常大鼠为对照）大鼠海马组织中一条功能未知的lncRNA。在原代海马神经元细胞内敲减AK006863表达后可促进神经元突触可塑性。文献复习发现，lncRNA可能通过邻近有功能的基因发挥作用，运用Real-time PCR检测发现其潜在靶基因Nrxn1在SHR（以WKY鼠为对照）中是下调的，且在敲减AK006863表达的神经元中升高，与AK006863表达呈负相关。进一步通过体内外实验揭示Nrxn1过表达可以改善SHR大鼠学习记忆损伤、维持突触可塑性，而敲减其表达则损伤SHR大鼠学习记忆能力、减少突起数量及突触可塑性相关基因PSD95、SYN1、GAP43、NLGN1的mRNA及蛋白水平。借助TMT串联质谱分析提示Nrxn1可能通过调节细胞骨架的改变影响神经元突起长度进而影响学习记忆功能，进一步明确其作为AK006863下游调控靶标的可能性。以Nrxn1为切入点，在海马神经元上，通过挽救实验，AK006863表达沉默的基础上敲减Nrxn1，结果发现海马神经元中突触相关基因的表达显著降低，为AK006863通过Nrxn1发挥作用机制探索提供依据。通过动物行为学评估Morris水迷宫实验证实AK006863表达沉默可以改善SHR大鼠学习记忆损伤，初步阐明AK006863在改善儿童学习记忆损伤中的治疗意义。以上研究结果，将有助于揭示AK006863在学习记忆损伤中的作用与机制，为儿童学习记忆损伤治疗提供潜在靶标。