硒蛋白基因变异影响氧化应激信号转导网络的分子机制

在前期发现大骨节病相关性硒蛋白基因多态性位点及凋亡信号分子表达发生改变的基础上，本项目拟以现场调查与实验室相结合，采用流行病学、基因组学及蛋白质组学方法，结合Western Blot、RNA干涉、免疫共沉淀、Pull Down和SNP等技术，从人体、细胞、基因和蛋白等不同层次，围绕硒蛋白基因变异与基因功能及信号通路之间的关系展开研究。本项目拟通过大骨节病相关硒蛋白的表达差异性研究，筛选和鉴定具有基因变异的差异表达硒蛋白，并针对蛋白和编码基因进行功能研究；进而研究硒蛋白基因变异与氧化应激信号分子表达的关系；探索环境因素与易感基因相互作用在大骨节病发病机制中的作用；筛选大骨节病特异性生物标志物并研发特异性抗体。本项目旨在确定大骨节病相关基因缺陷性硒蛋白及其在大骨节病病因及发病机制中的作用，寻找大骨节病发病机制中的靶基因或关键信号调控分子，为大骨节病的早期诊断和防治提供科学依据。

背景：大骨节病（KBD）是一种病因未明的地方性、变形性和致畸性骨关节病。硒蛋白是硒在体内的主要功能形式，前期研究发现一些硒蛋白SNPs与KBD发病风险相关，但在KBD发病中的具体分子机制尚不明。.内容：筛选KBD患者血液、软骨差异表达硒蛋白；鉴定功能性硒蛋白SNPs；探讨硒蛋白基因变异与氧化应激信号网络关系；应用细胞模型研究氧化应激信号通路在软骨细胞凋亡中的分子机制，筛选及鉴定分子标志物。.结果：1.KBD患者血液中GPx1、GPx4、SEPP、TrxR和DIO2 mRNA水平明显降低；KBD患者软骨中GPx1、GPx4和DIO2 mRNA水平亦明显降低。2.KBD患者中GPx4（rs713041、rs4807542）单体型、GPX1Pro198Leu、SEPS1G-105A、sep15rs5859、SEPS1rs34713741基因型和等位基因型频率较对照组有统计学差异（p<0.05），且与KBD发病风险具有统计学显著相关性。3.KBD患者血液中PI3K/Akt、NFκB、JNK、Nrf2-ARE及AP1信号通路表达上调，提示KBD患者体内氧化应激信号网络共激活。4.基因亚组分析表明GPx1Pro198Leu变异型亚组的GPx酶活性表达降低，SEPS1G-105A位点变异型亚组PI3K/Akt信号通路分子表达上调，提示GPx1Pro198Leu、SEPS1G-105A多态性与GPx酶活性降低和PI3K/Akt信号通路上调具有重要的遗传关联性。5.建立软骨细胞氧化损伤模型，观察硒对氧化损伤致细胞凋亡的分子机制，表明氧化应激可通过上调PI3K/Akt、JNK、NFκB、AP-1、caspase-3、caspase-9和Laminin的表达诱导软骨细胞凋亡，其类似于KBD患者体内变化，亚硒酸钠通过下调上述信号通路发挥抗凋亡作用。.意义：本项目揭示低硒与基因相互作用使KBD患者体内氧化应激信号网络共激活，导致软骨细胞凋亡坏死，硒可通过调节氧化应激信号通路发挥抗凋亡作用。该成果为阐明KBD病因及发病机制、鉴定KBD特异分子标志物提供了科学依据。该项目已发表学术论文21篇，其中国际刊物9篇，SCI收录5篇；参加国际学术会议6人次，大会特邀报告4次，国内学术会议14人次；邀请外籍专家交流4次；获得陕西省科技进步二等奖1项，实用新型专利1项；培养17名博硕士研究生，已毕业10名。