HIF-1α-JIP1-JNK信号通路在裸鼹鼠耐低氧调控机制中的作用研究

With the long-term oxygen concentration of 10 percent to 15 percent or even lower underground caves, naked mole rats take the evolution for resistance to hypoxia.This is that any other mammals can not catch up.However,the mechanism of anti-hypoxia in naked mole rats is not clear until now. Based on the high-throughput sequencing,we test the mRNA and protein expression level of JIP1 and JUNK, detection results show that the expression of both these two genes would be up-regulated by hypoxia in naked mole rat.Further, Immunoprecipitation technique was used to explore the regulatory mechanism of the gene.And it showed that HIF-1α could bind to the JIP1 gene regulatory sequences.Even, it has not been reported that HIF-1α can regulate the expression of JIP1 directly.We speculate that this specific regulatory mechamism may play a key role in the naked mole rats’ unique anti-hypoxia. Therefore, this study intends to take hypoxia treatment on naked mole rats and mice in viro, by research the naked mole rats’anti-hypoxia through the characterization of indicators in mature animal.Meanwhile,intervention on HIF-1α/JIP1/JNK signaling pathway in vitro will be taken to research how the pathway work in the anti-hypoxia regulation.In addition Furthermore,screening the key molecular will provide a reliable theoretical basis for the further study of hypoxia-induced human disease research.

裸鼹鼠长期生活于氧气浓度百分之十到百分之十五甚至更低的地下洞穴，具有独特的耐低氧特性，是其他哺乳动物所不能比拟的。但目前对于裸鼹鼠的耐低氧相关机制尚未清楚。我们前期使用高通量测序方法筛选出一批裸鼹鼠差异表达基因的基础上，进一步在mRNA和蛋白表达水平验证表明低氧使裸鼹鼠的JIP1、JUNK基因表达上调。同时通过免疫共沉淀技术探索该基因的调控机制，结果显示HIF-1α蛋白能够结合JIP1的基因调控序列，而HIF-1α能够直接调控JIP1的表达目前尚未见报道，该特殊调控机制很有可能在裸鼹鼠的独特耐低氧特性中发挥关键作用。因此，本研究拟采用低氧处理裸鼹鼠和小鼠，从成体的表征指标研究裸鼹鼠耐低氧特征，同时从细胞水平干预HIF-1α/JIP1/JNK信号通路，探索该信号通路在裸鼹鼠抵抗低氧胁迫中发挥的作用，筛选裸鼹鼠耐低氧调控的关键基因，以期为研究以低氧为诱因的人类疾病防治提供可靠的理论依据。

裸鼹鼠长期生活于氧气浓度百分之十到百分之十五甚至更低的地下洞穴，具有独特的耐低氧特性，是其他哺乳动物所不能比拟的。但目前对于裸鼹鼠的耐低氧相关机制尚未清楚。我们前期使用高通量测序方法筛选出一批裸鼹鼠差异表达基因的基础上，进一步在mRNA和蛋白表达水平验证表明低氧使裸鼹鼠的JIP1、JUNK基因表达上调。同时通过免疫共沉淀技术探索该基因的调控机制，结果显示HIF-1α蛋白能够结合JIP1的基因调控序列，而HIF-1α能够直接调控JIP1的表达目前尚未见报道，该特殊调控机制很有可能在裸鼹鼠的独特耐低氧特性中发挥关键作用。因此，本研究通过低氧处理裸鼹鼠和小鼠，从成体的表征指标研究裸鼹鼠耐低氧特征，同时从细胞水平干预HIF-1α/JIP1/JNK信号通路，探索该信号通路在裸鼹鼠抵抗低氧胁迫中发挥的作用。本项目研究表明，与小鼠比较，裸鼹鼠的HIF-1α蛋白因子对低氧反应非常敏感，低氧刺激能导致其HIF-1α蛋白表达显著上升；且HIF-1α蛋白对裸鼹鼠的耐低氧功能发挥重要作用，低氧条件下，HIF-1α功能的抑制使细胞的凋亡显著升高，若同时激活JNK磷酸化，则细胞的凋亡水平显著降低，表明JNK是HIF-1α的下游效应因子；JIP1在HIF-1α-JNK信号通路中发挥重要的桥梁作用，低氧能刺激J1P1表达水平上升，HIF-1α抑制后，J1P1表达显著降低，HIF-1α抑制的同时，JKN的磷酸化激活又能使J1P1表达水平迅速上升，表明，HIF-1α和JNK的抑制和激活都能引起JIP1的显著变化。免疫共沉淀结果表明HIF-1α能结合JIP1基因。因此HIF-1α/JIP1/JNK信号通路首次在裸鼹鼠中发现，是裸鼹鼠耐低氧功能的重要机制。裸鼹鼠耐低氧新机制的发现为耐低氧相关疾病的研究提供了新的思路和靶向，针对其进行深入研究和应用以期低氧诱导的人类疾病防治提供可靠的理论基础。