共激活蛋白在视网膜感光细胞发育中的分子调控机制

Precise transcription and regulation of photoreceptor gene in retinal is playing an important role for the development and maintenance of photoreceptor cell through interactions between transcription factors and their target gene. cone-rod homeobox(Crx) is the most important transcription factor required for gene express of both cone and rod photoreceptors during the complex regulation process, and Crx mutations could cause several forms of retinal degeneration. Our previous research have found a series of Crx-related protein, including three co-activator proteins: Gcn5、Cbp and p300, all of which belong to histone acetyltransferases(HATs) and have a close relationship with chromosome remodeling. Our recent research results suggest that these co-activator proteins are important components in the retinal photoreceptor gene Crx regulatory pathway. The central hypothesis of this research is that Crx regulate the express of photoreceptor gene cooperatively with those co-activator proteins by altering the chromosomal organization. We will verify this hypothesis in this research and determine the molecular mechanism of regulating mammalian retina photoreceptor cell-specific gene, to provide a theoretical basis to the etiological treatment for retinal photoreceptor cell degeneration.

视网膜感光受体基因的精确转录和调控对感光细胞的发育和存活起着至关重要的作用，这种调控作用是通过一系列转录因子与其靶基因相互作用来完成的。在复杂的调控过程中，最重要的转录因子是视锥-视杆同源异形框 (cone-rod homeobox, Crx)，它调控视网膜感光受体基因的表达，Crx基因突变可引起多种人类视网膜变性疾病。我们的前期工作已鉴别出一系列Crx相关性蛋白，其中包括三种共激活蛋白：Gcn5、Cbp 和 p300，此类蛋白与染色体塑形有着密切的关系。我们近期的研究结果提示这些共激活蛋白是视网膜感光受体基因Crx调控通路上的重要成份。本研究的中心假设是：Crx与其共激活蛋白的协同作用通过改变染色体的构型，在视网膜感光细胞发育和存活过程中调控感光受体基因的表达。通过该研究确立哺乳类动物视网膜感光细胞特异性基因的分子调控机制，为寻找视网膜感光细胞变性的病因治疗提供理论根据。

视网膜感光细胞是一类高度分化的视网膜感光神经元，具有重要的光传导功能。在感光细胞中优先表达一系列感光受体基因，并呈现时空特异性表达。这种精确的调控对视网膜感光细胞的发育和存活起着至关重要的作用，感光细胞相关基因的高表达或低表达均可引起视网膜感光受体的发育缺陷引起视网膜感光细胞变性。这种基因调控方式是通过感光细胞转录因子与激活蛋白在染色体调节区域的复杂作用来完成的。目前，尽管大量研究致力于揭示每个转录因子的作用，但对它们的作用机制，尤其是视网膜感光细胞转录因子与共激活蛋白对靶基因周围染色体结构的影响及基因表型的变化，所知甚少。本项目重点研究共激活蛋白与视网膜感光受体蛋白之间的相互作用机制，通过异位表达检测共激活蛋白显性抑制突变在视蛋白转录中的作用，研究共激活蛋白在视网膜感光细胞存活过程中的作用，旨在揭示视网膜感光细胞转录因子与共激活蛋白对靶基因染色体结构的影响机制。我们首先采用Crx-Cre转基因小鼠和Rho-Cre转基因小鼠两种Cre小鼠系，获得视网膜感光受体特异性敲除的动物模型，确定每个共激活蛋白在视网膜感光受体发育和平衡中的作用。通过删除和突变每一个共激活蛋白分子与视蛋白Crx相互作用的区域，确定了Crx与三个共激活蛋白同时共同占领同一靶分子的启动子，结果显示共激活蛋白靶基因表达和表位基因的变化，明确共激活蛋白编码在视网膜感光细胞发育过程中视蛋白转录时的基因调控效应。本研究结果显示视网膜感光细胞发育、成熟、平衡与视网膜感光细胞疾病的发生过程中，与基因表型改变相关的感光受体基因激活相关，揭示共激活蛋白在视网膜感光细胞发育中的分子调控机制。本研究结果使我们进一步加深对视网膜感光受体转录因子的作用机制的理解，揭示与视网膜感光细胞变性疾病相关性基因突变所导致的转录失调的机制，为寻找治疗视网膜变性型疾病的方法提供有价值的理论根据。