基于EZH2介导的H3K27三甲基化水平对缺血性卒中后基因表达的影响及机制研究

Ischemic stroke is a common cerebrovascular accident, accompanied by complex gene expression changes. The regulation of gene expression has provided a potential strategy for stroke treatment. Recent research implicated that H3K27me3 mediated by EZH2 participates in the regulation of gene expression after stroke. Our previous work showed that H3K27me3 level significantly increased in brain after ischemia，and low H3K27me3 would rescue CA1 neuron from death after ischemia. In the present study, we sought to investigate the role of H3K27me3 in ischemic brain damage by inhibiting EZH2 expression and activity, and detect the key genes (especially for metabolic related genes) expression regulated by H3K27me3 during ischemia. Furthermore, we will probe into the effect of H3K27me3 on neuronal apoptosis. This study will reveal the epigenetic mechanism underlying neurodegeneration following stroke, and provide theoretical and experimental basis for the prevention and treatment of ischemic stroke.

缺血性卒中是常见的脑血管意外，伴随着复杂的基因表达变化。近年来，表观修饰等基因表达调控机制成为卒中研究的重要方向。最新研究提示由组蛋白甲基化酶EZH2介导的H3K27三甲基化（histone tri-methylation, H3K27me3）影响缺血性卒中后基因表达调控。申请人前期发现缺血后脑组织H3K27me3水平显著升高，降低H3K27me3水平可增加缺血后CA1区神经元存活水平。本项目将进一步在缺血前和缺血后抑制大鼠脑组织中的EZH2表达或活性，研究EZH2介导的H3K27me3在缺血性脑损伤中的作用，并进一步探讨H3K27me3是否调控卒中关键基因特别是代谢相关基因的表达水平。同时，在细胞水平深入探讨H3K27me3对神经元凋亡的影响机制。以期进一步阐明卒中表观遗传发病机制，为卒中治疗提供新的预警标志和干预靶点，具有重要科学意义和潜在临床价值。

缺血性卒中是常见的脑血管意外，伴随着复杂的基因表达变化。近年来，表观修饰等基因表达调控机制成为卒中研究的重要方向。最新研究提示由组蛋白甲基化酶EZH2介导的H3K27三甲基化（histone tri-methylation, H3K27me3）影响缺血性卒中后基因表达调控，但机制尚不清楚。本项目研究过程中，我们发现缺血大鼠脑组织中H3K27me3甲基化水平显著升高，GSK-126（EZH2抑制剂）可降低海马组织中H3K27me3的水平，并有效抑制缺血区脑神经元的凋亡。此外，ChIP-seq数据显示GSK-126在缺血脑中的主要作用是减少H3K27me3富集于凋亡负调控相关基因和MAPK信号通路相关基因序列上。而GSK-126的神经保护作用可以被ERK1/2抑制剂U0126所拮抗。简言之，GSK-126可以通过抑制H3K27me3在缺血性脑损伤过程中发挥神经保护作用，这可能与激活ERK表达有关。此外，我们还发现GSK-126在转录层面仅影响107个基因的转录水平，且并不引起实验动物癫痫易感性增加，具备一定的药物安全性。综上所述，我们的研究不仅证实了H3K27me3参与脑卒中发病机制，还提示GSK-126可作为新的缺血性脑卒中预防/治疗候选药物。