乙酰化Prdx2协同Pebp1抗氧化应激缓解LPS诱导的抑郁作用机制

Depression is an environment and gene interact affected mental disorder with high suicide rate. Neural-immune interactions were previously reported in cytokine induced depression, however its core mechanism still remains obscure. We have identified Prdx2 and its N-terminal acetylation sites in a Lipopolysaccharide (LPS)-induced depressive-like behavior mice model of hippocampus proteomics study, further more we detected that Prdx2 interacts with Pebp1. Therefore we i) reconstruct three-dimensional structure of N-Ac-Prdx2 and Pebp1 and mimic the.mutation of functional domains and single point, which pave the way to dynamic analysis of protein conformation and binding sites of interaction; ii) propose to validate the synergistic effect of Prdx2-Pebp1 complexes through adenovirus transfection mediated LPS microglia model, meanwhile to observe the influence of target protein on GSH, NF-κB, JAK2/STAT3, MAPK pathway and IL-6, IL-1β, TNF-αcytokine; iii) validate if Prdx2 and Pebp1 have antidepressant-like effect in LPS induced depressive-like behavior mice model,thus could reveal the pathogenesis underlying cytokine induced depression and provide a novel therapeutic target.

细胞因子紊乱诱导抑郁发病存在神经-免疫相互作用，其核心机制亟待明确。我们前期已经成功构建稳定的LPS诱导抑郁样行为小鼠模型，海马蛋白质组学鉴定重要功能蛋白Prdx2及其N末端乙酰化修饰位点，发现并验证乙酰化Prdx2与Pebp1存在蛋白互作。本项目研究内容：1）计算机分子模拟技术与生物学实验有机结合，重建N-Ac-Prdx2和Pebp1三维空间构象，虚拟功能结构域突变，动态分析蛋白相互作用位点。2）构建腺病毒点突变/干扰/过表达载体，分别转染/共转染LPS刺激小神经胶质细胞氧化应激模型，确证Prdx2和Pebp1蛋白复合物形成，并深入分析蛋白复合体对氧化应激指标ROS、GSH和NF-κB、JAK2/STAT3、MAPK通路及下游IL-6、IL-1β、TNF-α细胞因子的影响。3）LPS小鼠在体验证Prdx2和Pebp1蛋白对抑郁样行为的缓解效用，以期阐释细胞因子紊乱诱导抑郁症状的发病机制。

抑郁障碍是严重危害公共健康的重大脑精神疾病，已成为全球首位致残性疾病。细胞因子紊乱诱导抑郁发病存在神经-免疫相互作用，其核心机制亟待明确。我们基于成功构建的稳定的LPS诱导抑郁样行为小鼠模型，海马蛋白质组学鉴定出重要的功能蛋白Prdx2及其N-末端乙酰化修饰位点，发现并验证乙酰化Prdx2与Pebp1存在蛋白互作。项目在实验进行过程中，我们发现需要增加代谢组学和基因组学的数据，以系统生物学策略构建细胞因子紊乱诱导抑郁障碍的脑区分子数据库，全景展现蛋白质、代谢分子的网络图谱，完善机制相关网络的解析与挖掘。LPS抑郁模型小鼠前额叶（PFC）的代谢组学检测，结果共发现20种代谢差异物，主要参与氨基酸代谢（尤其是神经递质代谢）、能量代谢、氧化应激代谢及脂类代谢等。肠道微生物菌群是人体最大、最直接的外环境，可以通过肠-脑轴影响脑区功能和行为。我们增加了无菌抑郁小鼠（GF），特异性无病原体（SPF）小鼠和定植GF（CGF）小鼠模型。结果显示肠道微生物菌群可显著影响海马microRNA和mRNA的表达水平。本项目组检测了肠道微生物菌群缺失对小鼠前额叶皮质的脂质代谢的影响。采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）联用技术以获得脂质代谢产物，在正离子模式中，我们检测到74种关键的脂质代谢产物，负离子模式中检测到68种关键的脂质代谢产物。这些重要的脂质代谢物主要属于甘油磷脂、甘油脂、鞘脂等。这些结果表明，肠道微生物菌群的缺乏会影响机体行为和脂质代谢。.本项目的研究结果为今后深入探讨抑郁症确切的病理生理机制提供了新的证据及线索，有利于增强抑郁症的诊断客观性，给抗抑郁药的开发与靶向治疗提供可靠依据，有助于阐释细胞因子紊乱诱导抑郁症状的发病机制。