PTEN对异染色质的保护在视网膜色素上皮细胞氧化损伤中的作用

Oxidative stress-induced retinal pigment epithelial (RPE) cell apoptosis is the major cause for age-related macular degeneration (AMD). It is known that the activity of PTEN dramatically decreased in RPE cells under oxidative stress. Furthermore, knockout of PTEN in mice RPE leads to AMD-like phenotype. Though PTEN is closely involved in RPE cell viability under oxidative stress and AMD, the exact function remains largely unknown. We recently found that PTEN maintains the heterochromatin stability. Since a stable heterochromatin structure plays a key role against oxidative stress and aging, we propose that PTEN promotes RPE cell survival under oxidative stress, and thus preventing AMD. In this study, we will use the previously established oxidative stress model, to determine the functions of PTEN in RPE cell survival, and to test if the protective function of PTEN in heterochromatin is involved. Our goal is to delineate the functions and exact mechanism that PTEN acts in resisting oxidative stress-induced RPE cell apoptosis, thus open new avenue for AMD treatment.

视网膜色素上皮(RPE)的氧化损伤是导致年龄相关性黄斑变性（AMD）的主要原因。文献报道PTEN与RPE氧化损伤和AMD发生密切相关：PTEN活性在RPE氧化损伤中均显著下降；在小鼠RPE中敲除PTEN引起AMD病症。虽然PTEN对RPE结构和功能必不可少，但具体作用机制尚不明了。我们的最新发现揭示PTEN具有保护异染色质结构的重要功能。因为稳定的异染色质对抗氧化和延缓衰老起关键作用，推测PTEN可通过维持异染色质稳定在氧化应激中保护RPE细胞。 在本项目中，我们将利用前期建立的RPE细胞氧化损伤模型，确定PTEN对细胞活性的影响，并确定其稳定异染色质的功能在氧化应激中的作用。通过以上研究，我们将明确PTEN在RPE氧化损伤中的具体作用机制，期望为AMD治疗提供新的切入点。

年龄相关性黄斑变性（AMD）是因黄斑区细胞逐渐萎缩变性产生的严重眼病，是导致50岁以上人群中不可逆盲的首要原因。伴随人口老龄化，AMD患病率将持续增高，成为严重的公共卫生问题。.视网膜色素上皮（RPE）氧化损伤是造成AMD的重要病因。本项目中我们研究了RPE中异染色质在氧化应激下的动态变化和调控模式，揭示了一条异染色质在氧化损伤中保护RPE的崭新机制。通过构建RPE氧化损伤的体内和体外模型，分析了氧化应激中异染色质的变化。通过药物和基因手段，确定了异染色质在RPE氧化损伤中的作用。通过转录组和异染色质免疫沉降测序(ChIP-Seq)分析,发现了异染色质作用机制; 通过生化分子实验，确定了异染色质对p53凋亡信号调控机制。最后，我们的结果表明：氧化应激诱导RPE细胞中异染色质形成。这些异染色质通过与去SUMO化的p53相互作用，选择性富集在p53调控的促凋亡基因（NOXA、PUMA）的启动子区域，抑制凋亡基因的表达，从而在氧化损伤中保护RPE细胞。.本项目取得了较丰硕的成果：共发表SCI论文4篇；培养博士生1名，硕士生2名，进行了5人次国内国际学术交流。主要研究结果以负责人为第一和共同通讯作者在2018年4月发表于PNAS。在项目支持下另已发表3篇以负责人为第一或并列第一的SCI论文，并有1篇SCI论文已被接受。在项目支持下，团队成员进行了活跃的国内和国际学术交流：负责人获得国际眼科学和视觉科学研究协会（ARVO）颁发的旅会基金并进行壁报交流；负责人指导的硕士生获邀在ARVO会议发言演讲；团队成员参加了中国眼科学和视觉科学研究大会并进行壁报交流。.目前唯一证明有效的治疗AMD药物针对新生血管，且仅对不到1/3的患者有效。因此，寻找AMD治疗的新靶点、新策略，在临床医学上有重要的意义。RPE氧化损伤是造成AMD的最关键病因之一。我们目前研究所取得的成果，对于在氧化损伤中提高RPE的活性，维持其正常生理功能具有非常重要的意义。因此，我们相信此项研究的结果会为AMD的治疗提供新的理论基础。