MTLE-HS HCN启动子上游转录调控元件研究及遗传易感性分析

It is play a important role of Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide gated channel (HCN) in Medial temporal lobe epilepsy and hippocampal sclerosis (MTLE-HS) and febrile convulsion(FS). Several studies in human brain specimen and animal models of MTLE-HS have reported HCN expression declined while the mechanism is unclear. As a kind of acquired epilepsy, epigenetic play a decisive role in the HCN gene expression declined, especially the promoter methylation and histone acetylation is regulated at transcriptional level. Early results showed that HCN1 and HCN2 promoter hypermethylation and histone H3 hopyacetylation in MTLE-HS rat model and patients brain specimen which they concurrent regulated the HCN expression declined after regulation. We have Predicted sevearal transcription factor involved in. This study will further adopt RIP, RNAi, mRNA Stability testing technology explicited HCN1 and HCN2 expression its downstream signaling pathways, at the same time, using Patch clamp technique to investigate the HCN gene promoter and transcription factor mutations affect to potassium channels electrophysiological characteristics. Meamwihie, using iplex technique explore the connection between the MTLE-HS genetic susceptibility of HCN gene polymorphism and HCN methylation.

超极化激活环核苷酸门控通道（HCN）基因与热性惊厥（FS）和伴海马硬化性内侧颞叶癫痫（MTEL-HS）密切相关。在FS和MTLE-HS模型和脑组织标本中证实HCN1和HCN2表达下调，但其机制仍不清楚。作为一种获得性癫痫，表观遗传在HCN基因表达下调中起决定作用，及启动子甲基化水平和组蛋白乙酰化水平在转录水平调控基因表达。本研究前期结果显示，MTLE-HS大鼠模型和患者手术标本中HCN1和HCN2启动子甲基化水平增高，组蛋白H3乙酰化水平降低，二者共同调控使HCN转录后表达下调，并预测多个转录因子参与其中。本研究将进一步采用RIP、RNAi、mRNA稳定性检测技术明确HCN1和HCN2表达下调的下游信号通路，膜片钳技术探讨HCN基因启动子及转录因子突变对钾通道电生理特征的影响。同时利用iplex探讨HCN基因多肽性与MTLE-HS遗传易感性及其甲基化之间的联系。

颞叶内侧癫痫伴海马硬化（MTLE-HS）是最常见的癫痫类型之一，常发展为药物难治性癫痫，需要进行病灶切除手术。超极化激活的环核苷酸门控通道HCN基因表达水平的下调是产生MTLE-HS癫痫放电的基础，但下调的机制仍不清楚。为了揭示MTLE-HS模型大鼠HCN1和HCN2基因下调的表观遗传机制，我们收集了MTLE-HS患者的血液和脑组织，进一步阐明了HCN1和HCN2表达下调与甲基化和组蛋白乙酰化之间的关系。通过确定HCN1和HCN2基因的转录起始点，构建质粒，并通过定向诱变敲除可能的上游转录调控元件，我们研究了启动子上游转录元件的相关作用，进一步明确了转录后上游调控因子对HCN1和HCN2基因表达的影响，进而揭示了上述转录因子对HCN1和HCN2基因表达的转录后下调在MTLE-HS的致痫机制中的作用。从MTLE-HS患者的血液标本中提取基因组DNA，并对HCN1和HCN2基因的SNP位点进行筛选。在体外实验中，我们证实HCN1和HCN2在大鼠癫痫模型和MTLE-HS患者中的表达下降；HCN1和HCN2启动子在大鼠MTLE-HS模型、人类外周血和人类海马手术标本中的甲基化水平上升。同时，大鼠MTLE-HS模型和人类海马标本中H3组蛋白的乙酰化水平增加。在HCN1基因的表达水平上，我们发现转录因子CREB可以调节HCN1的表达。HCN1基因位点rs17344896和rs6451793的多态性以及HCN2基因的rs12977194在MTLE-HS患者中具有重要意义。本研究为MTLE-HS的预防和治疗研究提供了新的思路，具有重要的科学意义和潜在的应用价值，有望为临床药物治疗新靶点的开发提供理论依据。