唐氏综合症LTP异常的机制研究及候选致病基因的鉴定

唐氏综合症（DS）是世界上发病率最高的染色体疾病，主要症状是智力发育障碍，目前尚不清楚其发病的神经学机制。LTP被认为是学习记忆的神经学基础，研究发现DS小鼠模型海马区LTP诱导异常。为了探索DS小鼠LTP异常的原因，并了解其学习记忆障碍的发病机制，本项目拟利用申请人自己构建的DS小鼠模型Dp(16)1Yey/+开展以下工作：1.研究该小鼠模型在LTP诱导过程突触膜受体NMDAR和AMPAR活性及膜分布有无异常；2.研究LTP诱导中的关键信号转导蛋白活性是否正常；3.检测LTP诱导过程中海马区基因表达变化在DS小鼠和正常对照小鼠中有何异同。此外，本项目还将利用基因陷阱小鼠胚胎干细胞资源构建DS致病候选基因Dyrk1a和Kcnj6敲除小鼠，利用这两个基因敲除小鼠将DS小鼠Dp(16)1Yey/+中的Dyrk1a和Kcnj6基因恢复为二倍体以明确这两个基因过量表达与DS学习记忆障碍的关系。

唐氏综合症（DS）是世界上发病率最高的染色体疾病，智力发育障碍是其主要和重要症状。本研究通过两个途径探索唐氏综合症（DS）学习记忆障碍的分子基础。一个途径是通过比较DS小鼠和正常对照小鼠学习记忆形成过程中相关信号蛋白表达水平及磷酸化水平差异，从中找出关键因子。另一条途径是通过分析21号染色体上的基因，根据各个基因的功能预测可能的致病基因，通过构建基因敲除小鼠，并将之与DS小鼠交配，将DS小鼠中的特定基因恢复为两个拷贝，以鉴定该基因是否与DS学习记忆障碍相关。.在第一部分工作中，本项研究比较了学习记忆形成中的一个核心信号通路蛋白ERK的蛋白水平及磷酸化水平，结果并未在两种小鼠中发现显著差异；此外CaMKII的蛋白水平在这两种小鼠中发现有显著差异，但该蛋白磷酸化水平未有差异。由于经费原因，本研究没有比较更多学习记忆信号通路蛋白，所以未能找到与DS学习记忆障碍相关的关键信号通路。但通过给药实验，本研究发现一种NMDA受体激动剂GLYX-13对DS小鼠学习记忆具有促进作用，可以恢复DS小鼠恐惧学习记忆缺陷。通过western blot我们还发现DS小鼠和正常二倍体小鼠在NMDA受体NR2A/NR2B比例上存在差异，这可能是造成二者NMDA受体功能差异的原因之一。具体机制还有待进一步确认。.在第二部分工作中，我们成功构建了Dyrk1a基因敲除小鼠。并通过将之与DS小鼠交配获得了Dp(16)1Yey/Dyrk1a-小鼠。我们也获得了Kcnj6基因敲除小鼠，由于本实验周期较长，目前尚未获得Dp(16)1Yey/Kcnj6-小鼠。将Dyrk1a基因恢复为2个拷贝后，DS小鼠的空间学习记忆能力有显著提高，但仍为达到正常野生型小鼠的水平。这结果表明三倍量的Dyrk1a基因对DS小鼠学习记忆有影响，但它并不是造成DS小鼠学习记忆障碍的唯一原因。该研究探明了Dyrk1a基因在DS学习记忆障碍中的作用。