锂盐通过β-arrestin2/Akt通路调控FoxO1转录因子磷酸化

As a classical mood stabilizer , Lithium has superior and unique effects, but the intracellular signaling pathways that mediate lithium action remain to be elucidated. Therefore clarification of the molecular mechanism of its action will confer benefits for the prevention and treatment of mental disorders. As a multifunctional transcription factor, FoxO1 is a downstream target of schizophrenia susceptibility gene Akt. It was also reported that FoxO1 can directly regulate the expression of monoamine oxidase and tyrosine hydroxylase which play a crucial role in the neurotransmitter action. Previous studies have demonstrated that β-arrestin2 and Akt mediated the function of dopamine neurotransmitter and lithium action; our group also reported that lithium can regulate phosphorylation of FoxO1 in vitro and in vivo. According to our preliminary data, we hypothesized that lithium can regulate phosphorylation of FoxO1 transcription factors through β-arrestin2, Akt complex pathway, then modulate the expression of FoxO1 targets. This project aims to figure out the effect and mechanism of lithium on FoxO1 phosphorylation by using plasmid expression, western blot, immunoprecipitation, GST-Pull down in PC12 cells and animals. Our research will enrich the molecular mechanism targets of lithium , which will provide new strategies for the treatment of mental disorders.

锂盐是一种经典良效的情绪稳定剂，对多种精神疾病具有特殊的疗效，但其药理作用机制仍不十分清楚，明确其作用机制对相关精神疾病的防治都具有重要意义。FoxO1是一种重要的多功能转录因子，也是精神分裂症易感基因Akt的下游靶标，最近研究发现FoxO1可以直接调控单胺氧化酶，多巴胺β羟化酶，酪氨酸羟化酶等的表达。前期研究已经表明β-arrestin2，Akt等分子介导了多巴胺神经递质的功能及锂盐的作用，我们也报导了锂盐在体内外可以调控FoxO1的磷酸化。结合我们的预实验结果，我们推测锂盐可以通过β-arrestin2/Akt通路及其复合物调控FoxO1转录因子的磷酸化，从而调控其靶标的表达，发挥药理作用。本项目拟通过系列分子生物学和动物行为分析手段，采用PC12细胞实验及动物实验，深入的研究锂盐调控FoxO1转录因子磷酸化的作用及机制，有望进一步充实锂离子的作用靶点，为精神疾病的治疗提供新的策略。

锂盐是一种经典良效的情绪稳定剂，对多种精神疾病具有特殊的疗效，但其药理作用机制仍不十分清楚，明确其作用机制对相关精神疾病的防治都具有重要意义。FoxO1是一种重要的多功能转录因子，也是精神分裂症易感基因Akt的下游靶标，最近研究发现FoxO1可以直接调控单胺氧化酶，多巴胺β羟化酶，酪氨酸羟化酶等的表达。前期研究已经表明β-arrestin2，Akt等分子介导了多巴胺神经递质的功能及锂盐的作用，我们也报导了锂盐在体内外可以调控FoxO1的磷酸化。结合我们的预实验结果，我们推测锂盐可以通过β-arrestin2/Akt通路及其复合物调控FoxO1转录因子的磷酸化，从而调控其靶标的表达，发挥药理作用。PC12研究，通过PI3K/Akt抑制剂及Akt-shRNA研究发现锂盐诱导的FoxO1转录因子的磷酸化是由激酶介导的，进一步的β-arrestin2高表达及敲除研究发现β-arrestin2分子是锂盐诱导FoxO1磷酸化所必须的；同时免疫共沉淀研究发现β-arrestin2复合物中可以检测出Akt及FoxO1蛋白，进一步的研究发现高表达β-arrestin2可以促进Akt与FoxO1的相互作用；另外锂盐还可以通过β-arrestin2调控FoxO1转录因子泛素化降解蛋白水平，激光共聚焦研究表明β-arrestin2与FoxO1转录因子存在共定位，并且在锂盐的刺激下同时向胞浆定位。动物研究表明锂盐可以对抗苯丙胺诱导的自主活动的增加以及PPI的缺失，同时锂盐也可以逆转苯丙胺诱导的Akt/FoxO1磷酸化水平的下降；动物组织免疫共沉淀研究发现在体内β-arrestin2也可以与Akt，FoxO1转录因子形成复合物，并且锂盐可以促进复合物的形成。我们拓展研究了精神分裂症动物模型海马损伤模型中Akt/FoxO通路的变化，我们发现海马损伤动物模型的脑内Akt/FoxO磷酸化水平明显下降；同时我们发现锂盐可以拮抗苯丙胺多次使用诱导的行为敏化并对抗其诱导的Akt激酶通路磷酸化水平的下降，另外我们也研究了氟哌啶醇的神经保护作用，发现其可以通过增加Akt/FoxO的磷酸化保护细胞免于血清剥夺诱导的损伤。本课题深入的研究了锂盐调控FoxO1转录因子磷酸化的作用及具体机制，进一步充实了锂离子的作用靶点，为精神疾病的治疗提供新的可能靶点。