Pur α调控rCGG重复序列引起的脆性X相关的震颤/共济失调综合症的分子机制研究

FXTAS是一种近年来才被发现的发病率很高的遗传性神经退行性疾病，虽然其致病基因FMR1同为脆性X综合症（FXS）的致病基因，但这两种疾病的临床表现和分子致病机理却截然不同。脆性X前突变携带者，其体内FMR1的mRNA表达水平都普遍高于正常人几倍以上，但是他们编码的蛋白FMRP的表达水平却和正常人持平或者稍稍偏低。果蝇与小鼠模型显示FMR1的前突变riboRNA（rCGG）就可以导致果蝇和小鼠的神经退行性症状。我们通过MALDI-MS鉴定出Pur α，rCGG结合蛋白，发现过度表达Pur α的果蝇能够明显抑制rCGG调控的神经退行性症状。同时，Pur α也存在在FXTAS患者脑部的致病标志-包涵体中。本课题将应用HITS-CLIP的方法来筛选Pur α下游调控的靶基因，分析候选靶基因以及它们的不同剪切产物在时空上的表达情况，从而揭示Pur α调控rCGG重复序列引起的FXTAS的分子机制。

脆性X相关的震颤/共济失调综合症（FXTAS）是由于FMR1基因5’非翻译区（UTR）CGG重复数目扩增导致的一种神经退行性疾病，临床上主要表现为目的性的震颤和共济失调，并伴有行为和认知障碍。研究显示，FXTAS患者体内FMR1 mRNA水平持续升高，产生获得性功能毒性（toxic gain-of-function）从而引发临床症状。目前FXTAS尚无有效的治疗药物。在果蝇中过表达人CGG90，能够导致一系列的神经退行症状，包括复眼神经变性、运动能力下降、寿命减短等，这些症状能够模拟患者的临床表现。. 在FXTAS果蝇模型中过表达Pur α能够明显抑制rCGG调控的神经退行性症状。同时，Pur α也存在于FXTAS患者脑部的致病标志-包涵体中。我们完成了HITS-CLIP方法的改进与优化，并利用该方法筛选Pur α下游的靶基因，得到了一系列的靶基因，其中一部分靶基因也见于其他人的研究报道。我们还发现了Pur α可以特异地与GAGGCGGAGG以及 GGGGUUGGGGA这样的序列结合。此外，我们构建了Pur α的RNAi转基因果蝇，发现Pur α表达水平降低的果蝇不能模拟rCGG过表达果蝇的表型，因此我们调整了研究方向，不再着重研究Pur α靶基因的功能，而是去寻找新的作用分子。. 由于rapamycin作为mTOR抑制剂和自噬（autophagy）诱导剂在很多神经退行性疾病中能够有效地改善神经退行症状，为了进一步研究FXTAS的分子机制，我们选择rapamycin处理FXTAS果蝇模型。我们发现rapamycin不能改善FXTAS的症状，反而导致更为严重的神经退行性表现。实验结果表明，rapamycin并未增加CGG90的RNA毒性；增强自噬（autophagy）无法降低神经毒性；上调mTOR通路能够有效地改善FXTAS神经退行性症状，增强运动能力和延长寿命。本研究提示FXTAS具有独特的致病机制，对于FXTAS的治疗一定要区别于其他神经退行性疾病。另外，激活mTOR通路调控下游分子的表达可以显著改善神经退行性症状，也为该疾病提供了新的治疗靶点。. 目前，我们利用FXTAS果蝇模型进行了大规模的药物筛选实验，已经取得了初步成果。另外，在筛选药物的过程中我们发现蛋白降解相关通路能够调控FXTAS果蝇的神经变性，正在计划进行深入研究。