HDAC6介导的Prx2乙酰化修饰在脑梗死后神经元凋亡中的作用

Stroke is the third leading cause of morbidity and mortality worldwide. Therefore, development of effective therapies for stroke patients is crucial. Our previous data suggested that histone deacetylase 6(HDAC6) gene knockout mouse showed significantly reduced lesion volume, decreased functional impairments and neuron apoptosis when compared to wide type mouse after stroke. The mechanisms by which HDAC6 knockout mouse exhibited reduced lesion volume, functional impairments and neuron apoptosis after stroke remain unclear...Peroxiredoxin(Prx) 2 exerts a protective role in oxidative stress-induced neuronal cell death. The anti-oxidant effects of Prx2 are significantly enhanced when Prx2 is acetylated modification. Our previous data indicated that HDAC6 can target Prx2 and reduce the acetylated level of Prx2. Based on the above data, we made the assumption that the functional impairments and neuronal apoptosis after stroke may be attributed to reduced acetylated level of Prx2 which is regulated by HDAC6. So we chose to focus on this pathway for our investigation, and we intend to clarify the possible mechanisms by which HDAC6 deficiency reduces lesion volume, functional impairments and neuronal apoptosis after stroke. This study may offer a novel target for effectively neuroprotective treatments after stroke.

脑梗死具有发病率高、致残率高和死亡率高等特点，亟需探寻有效防治措施。我们前期研究发现与野生型小鼠相比，组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase, HDAC）6基因敲除小鼠脑梗死后梗死体积明显变小，神经功能损伤明显变轻，梗死周边脑组织神经元凋亡明显变少，但造成以上表型变化的具体机制目前尚不清楚。. 过氧化物还原酶（peroxiredoxin, Prx）2可以通过氧化还原反应降低氧化应激引起的细胞凋亡，乙酰化修饰的Prx2蛋白其抗氧化应激能力明显提高。前期研究发现HDAC6能够降低Prx2的乙酰化修饰水平。因此，我们提出假设：HDAC6通过降低Prx2乙酰化修饰而加重脑梗死后神经功能损伤。本项目拟应用基因工程小鼠，以脑梗死后相关表型为切入点，从整体、细胞、分子和基因水平阐明HDAC6在脑梗死发生发展中的作用及其机制。研究结果将为脑梗死后神经元保护治疗提供新靶点。

研究背景：本课题旨在探讨HDAC6在脑梗死后神经元死亡中的作用及其作用的新机制。.研究内容：①研究HDAC6敲除对脑梗死是否具有神经保护作用；②寻找HDAC6敲除后相关的底物蛋白并验证HDAC抑制剂对底物的乙酰化修饰作用；③研究Aspirin是否具有类似的促进筛选出的底物乙酰化的能力；④探索筛选出的底物乙酰化修饰对其定位以及与AIF相互作用的影响以及发生乙酰化修饰的位点；⑤研究Tubastatin、Aspirin处理之后对筛选出的的底物切割DNA状况以及细胞死亡的影响。.研究结果：我们研究发现，与WT小鼠相比，HDAC6敲除小鼠脑缺血后神经元缺失较少，脑梗死体积变小，神经功能缺损较轻。进而进行机制探索时，我们利用质谱法去鉴定HDAC6敲除后发生乙酰化修饰的蛋白并结合免疫共沉淀技术鉴定与HDAC6相互作用的蛋白，最终我们寻找了11种可能的底物蛋白。进一步利用免疫共沉淀和抑制剂等研究发现HDAC6能够降低巨噬细胞移动抑制因子（macrophage migration inhibitory factor, MIF）的乙酰化，而HDAC6抑制剂能够增加MIF乙酰化，所以MIF可能是HDAC6的关键性底物。应用质谱法分析发现MIF的乙酰化修饰位点在K78位点。进一步研究发现MIF的乙酰化修饰能够改变MIF与AIF的相互作用并改变MIF的核定位，并进而调节脑梗死后神经元parthanatos死亡。.研究结论：HDAC6能够加重脑梗死后神经元parthanatos死亡和神经功能缺损。在parthanatos途径中，HDAC6抑制剂能够促进MIF K78位点的乙酰化修饰并进而影响与AIF的相互作用，这导致MIF无法进行核转移，最终起到神经元保护作用。.科学意义：我们的研究结果显示，HDAC6敲除能够减少脑梗死后神经元缺失和梗死体积，减轻神经功能缺损。其作用机制可能是通过调节MIF的乙酰化修饰水平从而改变MIF的核定位，并进而影响神经元死亡。HDAC6可能成为脑梗死的潜在治疗靶点。