HuD蛋白对cpg15基因表达的调控及其在脑缺血性损伤的修复中的作用

神经可塑性相关基因cpg15 表达的上调是促进脑缺血性损伤的修复的一个重要因素，而RNA 结合蛋白（如HuD）参与cpg15基因表达的调控。本项目将综合利用组织学、细胞生物学和分子生物学的多种手段，在细胞模型和脑缺血动物模型中，系统地分析缺血损伤后各脑区（或细胞中）HuD蛋白和cpg15基因的mRNA和蛋白的表达特征及其相互关系，并在此基础上，采用腺相关病毒介导HuD蛋白过量表达（或表达抑制）的方法，研究HuD蛋白对cpg15的mRNA和蛋白表达的调控作用及其与cpg15 mRNA的稳定性的关系，以及这种调控在脑缺血性损伤的修复中的作用。研究结果对揭示脑缺血后的重要功能基因的表达调控机制、发现脑缺血损伤修复的新途径具有重要的理论意义。

本项目的目标是研究HuD蛋白对cpg15基因表达的调控作用及机制，以及该调控在脑缺血性损伤的修复中的作用。主要研究结果包括：(1) HuD通过cpg15的3-非翻译区和其中的一段 AU-rich 序列(ARE)调控cpg15基因的表达：我们在细胞水平的研究发现，cpg15 mRNA 的3’-末端非翻译区及其中的一段ARE序列为cpg15基因表达所必需；HuD对cpg15基因的表达具有促进作用，且该作用依赖于此ARE 序列；进一步的研究发现，HuD能增强cpg15 mRNA的稳定性，该增强作用同样依赖于此ARE序列；我们在脑缺血小鼠模型中的研究也发现，缺血损伤后小鼠海马和皮层区HuD蛋白和cpg15基因的表达量同步上调，其蛋白的细胞类型分布及其变化也具有显著的相关性。上述结果提示，脑缺血后，HuD蛋白表达的增加可通过增强cpg15 mRNA的稳定性而上调cpg15基因表达，促进脑损伤的修复。（2）脑缺血后，小鼠海马区星形胶质细胞大量表达并分泌cpg15，并促进损伤神经元的修复：我们发现，在脑缺血损伤的修复过程中，原来不表达cpg15的海马星形胶质细胞中cpg15蛋白被大量诱导表达，并分泌到细胞外，分泌的cpg15可以显著地促进缺血损伤神经元的突起生长。（3）脑缺血损伤后，星形胶质细胞中cpg15表达上调的机制：我们的研究发现，在脑缺血后，星形胶质细胞中磷酸化的CREB蛋白显著增加；在星形胶质细胞中过量表达可被磷酸化修饰的CREB蛋白亚型，可增强其cpg15 mRNA和蛋白的表达，以及cpg15 蛋白的分泌；将CREB的相关丝氨酸位点突变，该增强作用消失；我们还从cpg15基因启动子结构层面对该调控机制进行了分析。研究结果提示，脑缺血后星形胶质细胞通过上调CREB的磷酸化而上调cpg15基因的转录，从而上调其蛋白表达和分泌，促进损伤神经元的修复。我们还对cpg15在细胞膜上的相互作用蛋白进行了筛选，发现了与之结合的两个重要蛋白—IRSp53和BI2L1，并继续研究该蛋白在 cpg15功能中的作用。（5）鉴于前体mRNA剪接机制在基因表达调控中的重要性，我们还拓展了剪接因子NSSR1和Tra2在神经系统以及与神经系统具有类似基因表达特征的生殖系统中的功能及作用机制的研究。相关研究结果作为通讯作者发表SCI 论文 3篇，还有3篇正在投稿中（其中1篇已通过JBC 第2次修改）