CDK5介导的CRMP-2磷酸化修饰在视神经损伤修复中的作用及机制

Optic nerve regeneration after injury is a difficult problem in visiual science research.CRMP-2 has important roles in axon extension, but its phosphorylation could lead axon action badly.Research shows that,CRMP-2 can be induced to develop some phosphorylation by the kinase CDK5, which will lead cone of growth collapse. So, based on our former finding that CRMP-2 could induce retinal ganglion cells(RGCs) axon growth, and both the CDK5, the key kinase for phosphorylating CRMP-2,and phosphorylation of CRMP-2, would be elevated after optic nerve injury, so we hypothesize that CRMP-2 phosphorylation is the key of restricting optic nerve regeneration after it's injury and the modulation of CDK5, will promote injured optic nerve repair. Our research will first demonstrate the function of CRMP-2 phophorylation to the retinal ganglion cell's axon,then observe the influence of inhibition of CDK5 to the phosphorylation of CRMP-2 and to the RGCs' axon growth, in addition, we will introduce rAAV-2 vector which encoding CDK5 siRNA in vivo.our results will lay the foundation for discoving the mechanism of regrowing disablity of optic nerve based on CRMP-2 phosphorylation, and will provide a new idea to treat the optice nerve regeneration after injury.

视神经损伤后轴突再生是视觉科学研究的难点。CRMP-2 对轴突生长具重要作用，但其磷酸化后可导致生长锥功能障碍。研究表明，CDK5是CRMP-2磷酸化修饰的关键激酶，其过度激活后可导致CRMP-2过度磷酸化。我们前期发现CRMP-2过表达和抑制其表达可促进和抑制RGCs轴突生长，且视神经损伤后CDK5及磷酸化CRMP-2表达增加。据此提出假说：视神经损伤后，CDK5活性增强导致CRMP-2过度磷酸化是制约损伤视神经修复效果的关键所在。本研究拟先于体外明确磷酸化CRMP-2对RGCs轴突生长的不利作用，证实阻抑CDK5后对CRMP-2磷酸化修饰的抑制和对RGCs轴突生长的促进效应，再于动物体内引入编码CDK5 siRNA的rAAV进行验证。本研究将从CRMP-2磷酸化修饰这个新视点为揭示视神经修复障碍的原因奠定基础，为视神经损伤后的治疗提供新思路

眼外伤、青光眼等因素引起的视神经损伤，缺乏有效治疗手段，往往给伤患者带来不可逆转的视功能损害, 造成巨大的家庭及社会负担。因此，视神经损伤后的再生研究，既是视觉科学和神经科学研究的热点和难点问题，又是迫切的现实问题, 同时，视神经作为中枢神经系统的一部分，其研究成果对于中枢神经再生也具有重要的理论价值和借鉴意义。早期文献表明，CRMP-2 对轴突生长具重要作用，其磷酸化后可导致生长锥功能障碍，而CDK5 是 CRMP-2 磷酸化修饰的关键激酶，其激活后可导致 CRMP-2 过度磷酸化。基于此，本研究假说视神经损伤后，CDK5 活性增强导致 CRMP-2 过度磷酸化是制约损伤视神经修复效果的关键所在。本研究先于动物实验明确视神经损伤后不同时间点CRMP-2 的表达变化，以及其与磷酸化CRMP-2、CDK-5的变化关系，再于体外细胞实验验证CRMP-2过/低表达对于视网膜神经节细胞（RGCs）的促进/抑制作用，并观察CDK5激活和抑制后对于CRMP-2磷酸化的影响及对RGCs的生长效应，最后再于动物体内进行验证。本研究主要结果为：CRMP-2对于RGCs突起的生长有重要促进作用，在视神经损伤后，CRMP-2主要表现为磷酸化修饰的改变，同时伴有CRMP-2的关键磷酸化激酶-CDK5的表达上调，通过抑制CDK5的表达可有效促进损伤视神经修复。本研究结果提示：CDK5介导的CRMP-2磷酸化修饰的发生对于视神经损伤后修复障碍具有重要抑制作用，这可为视神经损伤后的治疗提供新思路和新药物靶点。