受体相互作用蛋白140（RIP140）相关的神经分化异常在DS脑发育和功能异常中的作用机制研究

Neural differentiation (ND) plays a key role in the development of mammal cerebrium and regulation of cognitive functions such as memory and/or learning. As a transcriptional regulator, receptor interactor protein 140(RIP140), which localized on chromosome 21, is characterized with spacial-temporal expression consistent with neurogenesis, significantly upregulated in the brain of DS fetus and adult compared with normal ones and involved in the proliferation and migration of neural cells, and differentiation of mice N2a cells，as well as neural directed differention from human embryonic stem cells(hESCs) H1 to neural stem cells(NSCs). Taken with the fact that RIP140 might induce the differention of adipocytes and involve in the retinoic acid-induced differentiation of stem cells, our hypothesis is that RIP140-related abnomal neural differentiation might be involved in ND either normal individial derived or DS derived stem cell and might be a key factor which result in abnormal brain development and function of DS. At present, we would focus on the neural differentiation processes of neural progenitor cells from ESCs and neurons from neural progenitor cells by using overexpression and knockdown (or knockout) techniques. Furthermore, in vitro ND cell models induced by retinoic acid, animal model and brain tissues from discarded DS fetal were taken together to systemtically identify the downstreaming signal pathways and effects of RIP140 on the ND and its underlying molecular mechanism.

神经分化是大脑发育和高级脑功能调节的核心事件。前期研究显示，人类21号染色体上基因RIP140具有与神经发生相吻合的时空表达模式，在唐氏综合征（DS）胎儿脑组织中原发过表达、影响神经细胞的增殖和迁移，参与小鼠N2a细胞的体外分化以及人胚胎干细胞H1向神经干细胞的定向分化过程的特征。 结合前人有关RIP140具有诱导脂肪细胞分化和参与干细胞诱导分化的证据，我们推测RIP140相关的神经分化异常是影响DS脑发育和功能异常的重要因素之一。为此拟从胚胎干细胞（ESCs）向神经干细胞（NSCs）以及NSCs向神经元分化这两个环节入手，分别以正常和DS衍生的ESCs和/或诱导性多能干细胞（iPSCs）以及NSCs作为研究对象，利用过表达和敲低（除)技术，分别从体外、小鼠在体模型以及临床标本层面分析RIP140在正常和DS神经分化中的作用及机制，为理解DS脑发育和功能异常的发生奠定基础。

神经分化是大脑发育和高级脑功能调节的核心事件。 人类21号染色体上基因RIP140具有与神经发生相吻合的时空表达模式，在（DS）胎儿脑组织中原发过表达、影响神经细胞的增殖和迁移，参与人胚胎干细胞H1向神经干细胞的定向分化过程。 提示RIP140相关的神经分化异常是影响DS脑发育异常和智力低下的重要因素之一。.本项目主要研究内容涉及以下五个部分① DS胎儿脑组织特异性组蛋白修饰的筛选和鉴定；② DS患儿特异性肠道菌群谱与智力发育异常的相关性分析；③ 母亲孕期和新生儿出生后维生素A及其衍生物水平与新生儿神经发育行为的相关性分析； ④ RIP140过表达对小鼠神经发育和脑功能影响的研究；⑤ 基于胚胎干细胞向神经干细胞定向分化的体外模型分析RIP140在其中的作用及机制。.结果发现, ① 组蛋白乙酰化可能是RIP140和HMGN1的下游靶点，提示二者可以通过调节组蛋白的乙酰化进而影响神经细胞的发育过程。② DS患儿肠道菌群异于正常儿童、且与认知功能负相关，表明了基于肠道菌群表达谱的改善可望成为改善DS患儿认知功能的潜在方法；③ RIP140和HMGN1参与了神经发育异常的调控。维甲酸（at-RA）维甲酸可通过RA通路，对RIP140和HMGN1发挥调控作用，最终影响神经的发育过程；④ RIP140过表达从神经分化水平损害小鼠的认知功能；⑤ RIP140是核受体的配体，RIP140/RAR结合作用于HMGN1的启动子区抑制HMGN1的表达。.整合以上五部分的研究内容，我们发现RIP140/HMGN1通过调控组蛋白的表观修饰（乙酰化或其他修饰）影响神经分化和发育，可能是导致DS智力低下发生的重要通路之一，基于它们和维甲酸诱导分化中的密切关系，可能是后续通过维生素A添加和/或菌群调节改善DS认知功能的重要环节，这也是课题组未来在下一个拟申请的国自然课题要集中解决的问题。