組蛋白修飾在視網膜損傷中的關鍵作用研究

《組蛋白修飾在視網膜損傷中的關鍵作用研究》是依託武漢大學，由趙曉璐擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：組蛋白修飾在視網膜損傷中的關鍵作用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙曉璐
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

組蛋白修飾在疾病中的關鍵作用是表觀遺傳學的熱門研究領域。蛋白質組學是研究組蛋白修飾的強有力工具。視網膜富含組蛋白，其損傷是造成視力損傷和失明的主要原因。申請人前期利用定量蛋白質組學在大鼠視網膜缺血再灌注（I/R）模型中發現了大量組蛋白修飾變化，如H4K20me2和H4K16ac等，並證明這些變化與DNA損傷和炎症緊密相關。由於I/R損傷會導致視網膜神經血管退化，因此申請人提出“組蛋白修飾及其調控酶的異常是視網膜病變的關鍵”的工作假說。在前期基礎上，本研究擬在I/R損傷大鼠模型中，利用相互作用蛋白質組學篩選H4K20me2的調控酶，並研究該酶如何通過H4K20me2來調控DNA損傷的分子機制；研究SIRT1如何通過H4K16ac來調控炎症發生的分子機制；在糖尿病大鼠模型中使用定量蛋白質組學研究糖尿病視網膜病變引發的組蛋白修飾變化。本項目將為闡明組蛋白修飾在視網膜損傷中的重要調控機制提供依據。

結題摘要

組蛋白修飾在疾病中的關鍵作用是表觀遺傳學的熱門研究領域。蛋白質組學是研究組蛋白修飾的強有力工具。視網膜富含組蛋白，其損傷是造成視力損傷和失明的主要原因。在本課題中，我們使用定量蛋白質組學手段對糖尿病大鼠視網膜損傷中組蛋白修飾的變化進行了系統性研究。我們定量分析了135個不同的組蛋白修飾，發現相比研究較多的乙醯化，甲基化的變化更為顯著。83個甲基化位點中48個位點的甲基化水平在糖尿病視網膜損傷中表現異常，這其中67%的甲基化位點在米諾環素治療後恢復正常。我們的研究發現糖尿病視網膜損傷中H4K20me1/me2的顯著上調與急性視網膜缺血再灌注（I/R）損傷中的發現保持一致，通過進一步的驗證，我們發現DNA損傷和神經膠質激活與糖網的發生密切相關，而米諾環素能顯著降低這兩個通路的異常。該工作說明組蛋白甲基化是糖網病變和治療中的關鍵因素，也證明米諾環素通過表觀遺傳調控發揮其關鍵治療作用的機理。此外，我們還針對組蛋白製備和修飾的質譜分析極限進行了探索，發現50000個細胞就可用於基於定量蛋白質組學的組蛋白修飾系統性研究，該工作為其他組蛋白修飾研究者提供重要參考信息。