组蛋白去甲基化基因Utx调控小鼠学习记忆功能的机制研究

Learning and memory are the advanced functions of the brain, which is one of the most deeply studied subjects in neuroscience. However, the regulatory role of epigenetic modification in learning and memory function is still not clear, and there are many scientific problems to be solved. Utx, a gene encoding histone demethylase, is one of the genes responsible for the rare disease kabuki syndrome. Previous studies have shown that Utx gene plays an important regulatory role in the nervous system. However, it is not clear how Utx regulates learning and memory in mice. Therefore, we constructed Utx gene conditional knockout mice for study. Previous experimental results have shown that Utx knockout mice showed phenotypes such as water maze spatial memory defects, long term memory defects in contextual fear conditioning and abnormal long term potential (LTP) in hippocampus CA1, suggesting that Utx affect cognitive function in mice. However, the question about how the gene functions at different stages in learning and memory remains to be studied. This project will further clarify the regulatory role of Utx gene in learning and memory, aim to provide new scientific ideas for the field of epigenetics in cognitive function.

学习和记忆是大脑的高级功能，是神经科学领域研究最为深入的课题之一。然而，在学习记忆功能中的表观遗传学修饰的调节作用并不明确，有很多科学问题有待解决。Utx是一种编码组蛋白去甲基化酶的基因，也是罕见疾病歌舞伎综合征的致病基因之一。已有研究表明，Utx基因在神经系统中具有重要调节作用。但是，关于Utx基因如何调控小鼠学习记忆能力尚不清楚。因此，我们制备了Utx基因条件敲除小鼠开展研究。前期实验结果已表明，Utx敲除小鼠表现水迷宫空间记忆障碍、情景恐惧记忆长期记忆的缺失以及海马CA1区长时程增强（LTP）缺陷，提示Utx基因影响小鼠学习记忆行为能力。但是，该基因是如何在特异性脑区、学习记忆的不同阶段发挥作用仍需继续研究。本课题将围绕上述问题，进一步阐明Utx基因在学习记忆功能中的调控作用，为表观遗传在认知功能中的研究提供新的科学思路。

本项目主要探索了重要的表观遗传调控基因--组蛋白去甲基化酶Utx如何调控学习记忆功能。本研究主要结果表明，Utx基因敲除小鼠在行为学上表现学习记忆能力缺陷，电生理结果表明，Utx基因在神经元突触可塑性中具有重要的调控作用。形态学结果表明，Utx基因敲除小鼠在海马CA1区域锥体神经元的形态特征上存在显著缺陷表型。通过对分子机制的探索，发现Utx基因影响学习记忆相关的分子及信号通路。综上所述，本项目取得实质性的科学结果，解决、回答了Utx基因在调控学习记忆功能中的部分科学问题，为之后研究该基因在不同学习记忆阶段的精细分子调控奠定了研究基础，也为表观遗传机制在神经领域的研究提供了科学证据。