Netrin-G2/cDc42基因-疾病链在癫痫中的作用及其可能机制

Neural network reorganization after traumatic brain injury is a major cause of epileptogenesis (epileptic formation), which may under the control of DNA methylation. By DNA methylation screening in the brain of refractory epilepsy and theoretical bioinformatics analysis of differentially expressed genes, we have previously found 11 genes that possess biological importance, which have not been reported previously in epilepsy. In preliminary study, we have found that netrin-G2/cDc42 are differentially expressed in epileptic brain and affect seizure behaviors in animal model. Supported by continuous NSFC grants that have led to expected results, based on more than 20 SCI publications, using More than 11000 cases of epilepsy patients clinical database and collection of drug-resistant epilepsy patients postoperative brain tissue and combined methods of animal behavior, gene knock-down and over-expression and electrophysiology (patch-clamp), this study will investigate the role of netrin-G2/cDc42 in epileptogenesis and explore their effects on downstream signaling, aimed to establish a regulating gene-target-disease chain, and uncover their potential mechanisms in epileptogenesis.

脑损伤致神经元异常网络形成是导致癫痫发生发展的重要原因，此过程受到DNA甲基化的调控。课题组曾用DNA甲基化芯片扫描耐药性癫痫患者脑组织，并对差异表达的基因用生物信息学理论进行分析，发现其中11种基因有重要的生物学意义，且从未在癫痫病中研究过。本项目是在国家自然科学基金委的连续资助下，课题组已取得预期结果，发表20多篇被SCI收录论文基础上，依托课题组建立的由11000多例癫痫患者组成的临床资源库和收集的耐药性癫痫患者术后脑组织，结合点燃动物模型制备活体脑片，采用转染、基因敲除及过表达、膜片钳等技术研究已被课题组前期研究所证实对点燃动物行为学有明显影响，且在癫痫患者术后脑组织中存在差异表达的Netrin-G2/cDc42在癫痫发生发展中的作用，探索其对下游信号系统的影响，建立调控基因-靶标-疾病链，揭示其在癫痫发生发展中的可能机制.

1.项目背景：依托课题组建立的由11000多例癫痫患者组成的临床资源库和收集的耐药性癫痫患者术后脑组织，结合已被课题组前期研究所证实对点燃动物行为学有明显影响，且在癫痫患者术后脑组织中存在差异表达的Netrin-G2/cDc42在癫痫发生发展中的作用，建立调控基因-靶标-疾病链，揭示其在癫痫发生发展中的可能机制。.2.主要研究内容：用动物模型及难治性癫痫患者术后脑组织，研究了Netrin-G2/cDc42及其疾病链对癫痫发作的修饰作用。.3. 主要研究工作：.1）研究中建立了三种动物模型和耐药性癫痫患者术后脑组织组成的脑库，研究cDc42及其上游调节的miRNA-137、Furin和下游TUBB3对癫痫动物模型行为学的影响，结合生物信息学分析了富集泛素样蛋白Plic-1、 CNTNAP4的参与癫痫发生发展的可能机制。.2）利用膜片钳技术研究了上述蛋白对动物模型神经元电活动影响及可能的突触机制。.3）利用前期研究中建立的由300多例耐药性癫痫患者术后脑组织脑库，研究了CdC42及上、下游基因在癫痫患者及动物模型脑组织中表达的一致性。.4）利用免疫共沉淀、活细胞荧光技术研究了突触前后膜上谷氨酸、GABA变化的规律及在癫痫发作及发展中的作用。.4.重要结果和关键数据：.1）发现耐药性癫痫患者脑组织中miRNA-137、Furin、cDc42、TUBB3、富集泛素样蛋白 Plic-1、CNTNAP4存在差异表达，过表达或抑制其功能对癫痫动物行为学有明显影响。.2）发现cDc42对下游的TUBB3有调节作用，而后者通过影响微丝微管调节生长锥生长方向，导致癫痫的发生及发展。.3）同步研究还发现miRNA-137可通过影响其下游的Furin、FURIN再通过调节cDc42作用参与神经元异常网络形成，并通过影响突触前后膜上受体递质的转运参与癫痫的发生与发展，为癫痫的防治提供了一条新的途径。.4）cGKII的异常表达可使SHANK3的突触后密度聚集，促使ZDHHC8介导的AMPA电流内向整流，紊乱Gpc4介导微型兴奋性突触后电流，导致神经元质膜上的Glu受体重新分布，参与了癫痫异常神经网络形成。.5.取得的阶段性成果：发表SCI收录论文14篇，完善了miRNA-137、Furin、cDc42、TUBB3在Netrin-G2/cDc42疾病链中作用及其机制研究，培养博士3名，硕士7名。