《CERKL調控TRX2，保護視網膜細胞抗氧脅迫引起的凋亡》是依託華中科技大學，由唐朝暉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：CERKL調控TRX2，保護視網膜細胞抗氧脅迫引起的凋亡
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：唐朝暉
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
視錐細胞死亡是包括視網膜色素變性、視錐視桿萎縮及黃斑變性等人類致盲的最終途徑。CERKL突變可導致視網膜變性，但其突變引起視錐及視桿細胞死亡的機制一直未能取得重要進展。前期我們通過酵母雙雜交、Co-IP，GST pull-down實驗，發現CERKL和TRX2相互作用；用morpholino抑制CERKL表達，導致斑馬魚出現視網膜變性表型，並可在感光細胞中觀察到顯著的ROS損傷信號，提示CERKL缺陷可喪失其清除ROS功能，可能是CERKL突變致病的病理基礎。本項目將通過體外實驗和斑馬魚體內研究，確定CERKL和TRX2相互作用的結構基礎，CERKL調控TRX2進而抗氧化導致的細胞凋亡的具體生化機制及其生理學意義。本項目不僅將有望首次揭示CERKL突變導致視網膜變性的分子機制，而且對於理解視錐細胞死亡機制，發展有效的針對RP/CRD/AMD等的預防和治療方法具有重要學術價值和套用前景。
結題摘要
視網膜色素變性（retinitis pigmentosa，RP）是一類以視網膜感光細胞退行性死亡為特徵的遺傳性視網膜變性疾病，是遺傳性視覺損傷和失明的最主要的原因之一。CERKL基因是一個重要的的視網膜變性致病基因，其突變可引起視網膜色素變性和視錐視桿營養不良，但國內外對CERKL在視網膜中的生理功能研究一直未能取得重要進展，其突變引起視網膜變性的病理機制還不清楚。 在國家自然科學基金項目的支持下，我們套用生物信息學、遺傳學、細胞生物學、生物化學等方法，以及模式生物為手段，對CERKL在視網膜中的生理功能進行了深入系統地研究，取得了一些重要的突破性進展。套用酵母雙雜交、免疫共沉澱等實驗技術，首次發現並確定了CERKL與線粒體硫氧還蛋白TRX2存在直接相互作用。進一步分析這種相互作用的生理意義，發現CERKL能夠調控TRX2氧化還原狀態，保護細胞免受由氧化壓力引起的細胞凋亡。套用Morpholino抑制斑馬魚CERKL的表達，發現斑馬魚中出現明顯的類似於視網膜變性症狀，包括視網膜感光細胞層明顯變短，感光細胞排列紊亂，TUNEL結果顯示視網膜的多個細胞層中均呈現明顯的細胞凋亡信號等。在CERKL敲降的斑馬魚視網膜組織中，核酸、蛋白、脂類這些生物大分子都發生了明顯的氧化損傷信號，提示CERKL通過調控TRX2，保護視網膜細胞抵抗氧脅迫引起的細胞凋亡。研究CERKL在視網膜維持穩態的機制，我們首次發現CERKL和pVHL相互作用，pVHL可以通過ECV複合體泛素化CERKL，從而在蛋白水平上調控CERKL的穩態。發現CERKL通過缺氧應答通路PHD1/3-pVHL感知外界脅迫，首次闡釋了CERKL感應外界脅迫（ROS，缺氧和代謝壓力等）的分子機制。我們還套用TALEN技術，成功地在斑馬魚中敲除CERKL基因，對基因敲除斑馬魚進行組織學觀察，確定CERKL基因突變導致斑馬魚呈現視網膜色素變性，而非視錐視桿營養不良症狀。這是世界上建立的唯一的CERKL基因突變引起視網膜色素變性的動物模型。我們的研究世界上首次揭示了CERKL在視網膜感光細胞中通過TRX2保護細胞抵抗氧脅迫的信號通路，首次明確了在斑馬魚中該基因突變引起的視網膜變性的病理過程。這些重要研究成果的取得，不僅為進一步闡明視網膜變性的病理機制，也為發展針對該基因突變引起的視網膜色素變性的預防和治療方法，打下了紮實的基礎。
