长链非编码RNA-uc009fca.1调控蛋白泛素化降解参与恐惧记忆擦除的作用及机制研究

In recent years, the incidence of post-traumatic stress disorder (PTSD) has been increasing significantly. However, due to the unclear pathogenesis of PTSD, the prevention and treatment methods are limited. Many reports show that the abnormal extinction of fear memory, which caused by the traumatic stress, is one triggers for PTSD. Therefore, to clarify the biological mechanisms of fear memories extinction, promote its happening and even erase the fear memory from brain completely, are crucial for PTSD treatment. Our previous results showed that additional memory retrieval before extinction training can effectively erase the auditory cued fear conditioning (AFC), which may be related with the increase of the ubiquitin proteasome system-dependent protein degradation in the basolateral amygdala. Using RNA-seq assay, uc009fca.1, a long non-coding RNA, was screened to decrease after Retrieval+Extinction. Further studies indicated that uc009fca.1 not only involved in the erasure of fear memory but also modified the ubiquitination of proteins. Based on these findings, we will use in vivo and in vitro models to clarify the temporal and spatial effects and mechanisms of uc009fca.1 during the erasure of fear memory and protein ubiquitination from multi-angle, state the effective pathways and target molecules of uc009fca.1, reveal the final ubiquitin degraded proteins and their effect on synaptic plasticity involved in the fear memory erasure.

近年来创伤后应激障碍（PTSD）发病率持续增加，但由于其发生发展的机制不清，目前防治办法有限。应激相关的恐惧记忆消退异常是PTSD发生的主要诱因之一，厘清恐惧记忆消退的生物学机制，促进其发生甚至最终将恐惧记忆从脑中完全擦除，对PTSD防治具有重要意义。我们前期对小鼠声音诱导的条件性恐惧（AFC）研究发现，在消退训练前给予一次记忆再现可将AFC记忆擦除，而基底外侧杏仁核内泛素蛋白酶体系统依赖的蛋白降解增多是主要原因。使用组织标本RNA-seq技术我们筛选到一个长链非编码RNA，uc009fca.1，发现其不仅参与恐惧记忆的擦除，并且能够改变蛋白的多泛素化修饰。基于此，本项目将结合体内、体外模型，多角度验证uc009fca.1在恐惧记忆擦除中的时空特异性作用方式和调节蛋白泛素化降解的分子机制，解析其发挥功能效应的途径及作用靶点，揭示最终哪些靶分子发生泛素化降解并通过何种方式参与恐惧记忆的擦除。

近年来随着社会竞争加剧、新冠疫情持续等，创伤后应激障碍（PTSD）、抑郁症、焦虑症等情感障碍性疾病的发病率持续增加，但由于该类疾病的病理机制不清，目前防治办法有限。之前研究发现与应激事件相关的恐惧记忆消退异常是PTSD等发生的重要原因之一，因此厘清恐惧记忆消退的生物学机制，促使恐惧记忆从脑中彻底清除，对PTSD防治具有重要意义。本项目在小鼠恐惧记忆消退训练前给予一次记忆再现（R+E），构建了恐惧记忆的擦除模型，基于此，发现基底外侧杏仁核（BLA）内泛素化依赖的蛋白降解特异性增多，而减少或提高BLA内泛素化依赖的蛋白降解则可抑制或增强恐惧记忆的擦除。使用蛋白质谱、Co-IP等研究方法进一步证实， GluA1/2在R+E引起的恐惧记忆擦除过程中借助E3酶nedd4-1，发生了K48泛素化修饰，导致BLA脑区突触部位含GluA1/2的AMPA受体明显减少，引发了恐惧记忆的擦除，且该过程依赖于活性CaMKII的调控。先前文献报道改变蛋白的亚硝基化水平，可抑制或促进恐惧记忆的擦除，但具体机制不清。我们研究发现BLA内蛋白亚硝基化修饰的改变可正向调控下游分子GluA1/2的泛素化降解，最终同样是通过影响突触部位含GluA1/2的AMPA受体表达参与恐惧记忆的擦除。为了进一步寻找R+E过程中调控BLA内蛋白泛素化降解的原因，我们通过全转录组测序，qPCR验证、生物信息学分析手段，全面探究了小鼠恐惧记忆不同过程（形成、消退和擦除），BLA脑区内长链非编码RNA（lncRNAs）、环状RNA等分子的表达变化情况，构建了分子间互作网络，明确了各记忆过程中关键作用分子及其信号通路。其中我们筛选并验证了一个lncRNA，uc009fca.1，发现调控其在BLA内表达不仅能够改变蛋白的K48泛素化修饰，影响GluA1在突触部位的富集，而且还能影响恐惧记忆的擦除，该作用是通过与去泛素化酶USP29的启动子结合，正向调控其mRNA转录而产生的。本项目是对R+E诱发恐惧记忆擦除机制的深入研究，所获得的研究成果不仅可帮助我们更好地认识恐惧记忆擦除的本质，还能够为临床PTSD等疾病的干预治疗提供新的分子靶点。