表观遗传和翻译后修饰机制对衰老海马突触蛋白的影响

Age-associated memory impairment (AAMI) seriously affects the life quality of the aged, and the underlying mechanism is involved in the synaptic dysfunction. The current data with our previous studies have indicated that this impairment can be attributed to the changes of hippocampal presynaptic active zone (PAZ) proteins and synaptic plasticity (SP) associated proteins. However, the molecular mechanism leading to the protein disorder remains unclear. It has been hypothesized that epigenetic and post-translational modification may be associated with the changes. In our project, the normal aging mice and different treated models of aging mouse will be used. After system behavior evaluation, all the elderly mice will be divided into 2 groups: normal-memory group and memory impaired group. Different subcellular structures and subregions of hippocampus will be separated by sucrose density gradient centrifugation and laser capture microdissection. We will detected the levels of PAZ and SP proteins, analyze the epigenetic change of specific protein gene loci and post-translational modification of these proteins in integral, regional, subcellular and molecular levels using mass spectrometric analysis, western blotting, immunohistochemistry, ELISA and PCR technique. This project will be beneficial to understand the molecular mechanism of AAMI and promote successful aging.

衰老相关性记忆下降（AAMI）可严重影响老年人的生活质量，其机制与突触功能异常有关。包括我们前期研究在内的证据均提示海马突触前活性带（PAZ）蛋白和突触可塑性（SP）相关蛋白的异常涉及其中，但导致这些蛋白紊乱的机制未明。目前假设表观遗传和翻译后修饰机制可能参与了这些蛋白的改变。为了验证这一假说，本项目拟利用自然衰老和不同处理后的衰老小鼠模型，在系统行为学评估后将小鼠分为老年记忆正常组和老年记忆损害组，通过蔗糖密度梯度离心法、激光捕获显微切割等技术分离海马亚细胞结构和不同亚区，采用质谱分析、免疫印迹、组织化学、ELISA、PCR等方法，从整体、局部、亚细胞和分子多个层次检测海马PAZ和SP蛋白含量、各种翻译后修饰的蛋白含量以及特定蛋白的具体基因位点表观遗传修饰改变，为从分子水平理解AAMI发生的机制，促进成功衰老打下基础。

衰老相关性记忆下降（AAMI）可严重影响老年人的生活质量，其机制与海马突触前活性带（PAZ）蛋白和突触可塑性（SP）相关蛋白的异常有关。但导致这些蛋白紊乱的机制未明。目前假设表观遗传和翻译后修饰机制可能参与了这些蛋白的改变。本项目利用自然衰老和不同处理后的衰老小鼠模型，在系统行为学评估后，采用免疫印迹、组织化学、ELISA、免疫共沉淀等方法，从整体、局部、亚细胞和分子多个层次检测海马PAZ和SP蛋白含量、各种翻译后修饰的蛋白含量以及特定蛋白的具体基因位点表观遗传修饰改变。研究结果显示：(1)CD-1和SAMP8小鼠出现衰老相关行为学（尤其是学习记忆能力减退）和病理生理改变，后者主要体现在海马不同亚层PAZ和SP相关蛋白表达异常，比如syntaxin-1、PSD95、Syn蛋白水平降低，Syt 1、GFAP 、SNAP25蛋白水平升高，及相关蛋白表观遗传和翻译后修饰水平的紊乱，比如H3S10phos、 H4K8ac、H4K8ac和H3K9ac水平降低，H3K9me3、HDAC2和ac- SNAP25水平增高。这些神经生化指标改变与小鼠衰老相关学习记忆能力损害有显著相关性。（2）CD-1和SAMP8小鼠不同时期暴露某些处理因素可以加重或减轻衰老相关行为学改变，并降低或升高小鼠衰老海马上述蛋白水平改变，比如妊娠期CD-1小鼠暴露炎症可加速母鼠和子鼠衰老相关认知功能和病理生理改变，慢性应激具有协同恶化作用，而丰富环境则有缓解作用；长期口服阿卡波糖或DNJ缓解SAMP8小鼠衰老相关行为学和病理生理改变。本研究为从分子水平理解AAMI发生的机制，促进成功衰老打下基础。