Filamin A蛋白在常染色体隐性遗传性多囊肾发生发展中的作用及机制

Autosomal recessive polycystic kidney disease (ARPKD) is one significant cause of abortion and infant death. The molecular mechanism for the development and progress of this disease is still undetermined. Several studies by our group and others have suggested that TMEM67 mutation can change the primary cilia and activate ERK signal pathway. Moreover, we further demonstrated the existence of filamin A in ARPKD as a meckelin-filamin A complex in kidney tissue which contributes to cilia development/formation. Accordingly, we hypothesize that TMEM67 mutation can lead to dysfunction of filamin A, play an important role in the development and progression of ARPKD by changing primary cilia and activating ERK signal pathway. The project focused on filamin A with meckelin as a entry point and attach an importance to 1) the impact of filamin A dysfunction on primary cilia and ERK signal pathway; 2) The molecular mechanism of filamin A malfunction regulation by meckelin. The purpose of this study is to elucidate the molecular mechanism of filamin A function in the development and progress of ARPKD and to provide scientific basis and with theoretical significance for the treatment of ARPKD.

常染色体隐性遗传性多囊肾（ARPKD）是导致流产和婴幼儿早期死亡的重要原因之一，其发生发展的分子机制尚不明确。前期研究发现TMEM67突变致其编码的meckelin蛋白缺失可引起肾小管初级纤毛及ERK信号通路异常，进而调控ARPKD的发生发展；我们进一步证实在ARPKD中存在filamin A蛋白，而其与meckelin蛋白在正常肾脏组织中存在相互作用。据此，我们提出假说：TMEM67突变通过引起filamin A功能异常导致初级纤毛及ERK信号通路异常，进而调控ARPKD的发生发展。本项目以filamin A为中心，meckelin为切入点，重点研究1）filamin A功能异常对初级纤毛及ERK信号通路的影响；2）meckelin调节filamin A功能异常的分子机制。本项目旨在阐明filamin A在ARPKD发生发展的分子机制，为寻求ARPKD有效治疗手段提供理论依据和实验基础。

多囊肾(polycystic kidney disease，PKD)是指双侧肾脏发生多个囊肿且进行性增长而导致肾脏结构和功能损害的一种遗传性疾病。近年来，“初级纤毛致病学说”在多囊肾发生发展机制中的作用得到重视。初级纤毛是一种广泛存在于各种细胞表面的细胞器，在人体多种组织的发育过程、生理活动中起重要作用，其结构和功能异常可导致包括多囊肾在内的多种疾病的发生。肾小管上皮细胞中的初级纤毛可以感知通过肾小管的流体刺激，具有维持肾小管上皮细胞稳态的功能。研究者通过ARPKD 动物模型 B6C3Fe a/a- bpck已经证实TMEM67(transmembrane protein 67)突变致其编码的meckelin蛋白缺失引起ARPKD 的发生发展。TMEM67是调节肾小管上皮细胞初级纤毛结构和功能的关键基因，可以通过影响中心体的复制改变初级纤毛的长度和数目；同时TMEM67在中心体向上皮细胞膜迁移过程中发挥重要作用。项目组在对人正常肾组织和多囊肾组织的比较中发现，filamin A在多囊肾组织中高表达。项目组应用免疫荧光共聚焦和免疫共沉淀在人肾小管细胞HK2和HEK293细胞中证实FLNA编码的蛋白filamin A是一种初级纤毛蛋白,和TMEM67蛋白共表达于初级纤毛上。由此可见，FLNA可能通过参与初级纤毛的异常导致多囊肾的发生发展。在机制阐述中，项目组发现抑制filamin A蛋白的表达可激活p-ERK，并调低TMEM67的表达。根据这一结果，应用磷酸ERK抑制剂抑制磷酸ERK的活性，初级纤毛数目变少，中心粒数目变少，且出现入核现象。TMEM67突变是引起多囊肾的关键基因，结合上述结果，我们构建TMEM67干扰质粒和过表达质粒，观察filamin A、磷酸ERK、初级纤毛蛋白ace tubulin蛋白的表达情况。综上所述，FLNA蛋白可以通过改变TMEM67编码的meckelin蛋白，进而改变初级纤毛的结构和功能参与多囊肾的发生发展。