《Tau蛋白異常導致學習記憶損害的分子機制研究》是依託華中科技大學，由劉恭平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Tau蛋白異常導致學習記憶損害的分子機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉恭平
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
Tau蛋白在細胞內異常聚積損害學習記憶功能。然而，tau是一種細胞骨架蛋白，對其損傷記憶的機制尚不清楚。申請者最近發現：過表達tau導致胞核中特定位點磷酸化的tau聚積，同時，10個轉錄因子水平有顯著變化，其中，STAT1（信號轉導及轉錄激活蛋白1）的轉錄活性升高到7.6倍；採用凝膠遷移實驗證實了STAT1活性升高。由於STAT1升高與突觸蛋白NR1/2B水平負相關，且負性調節學習記憶功能，我們推測，特定位點磷酸化tau蛋白在胞內聚積可能通過上調STAT1活性，抑制突觸或/和記憶相關靶基因表達，從而損害學習記憶功能。本項目擬通過基因轉染、行為學、電生理等技術，在細胞和小鼠整體水平探討特定位點磷酸化tau蛋白是否通過上調STAT1的活性而損傷學習記憶，並闡明相關分子機制。研究結果可能發現骨架蛋白tau的新功能，揭示tau損害學習記憶的分子機制，並為保護tau相關疾病的認知功能提供新分子靶標。
結題摘要
背景：阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)是當今神經退行性病變流行病學最為廣泛的一種痴呆症，現今仍然沒有有效的診斷與治療手段。AD典型的病理學特徵之一是hTau蛋白異常聚集形成的神經原纖維纏結（Neurofibrillary tangels，NFTs）。大量研究表明hTau蛋白異常聚集可以誘發突觸毒性與神經退行病變，但是分子機制並不清楚。我們前期實驗發現hTau能誘發廣泛的基因轉錄紊亂，追隨該線索我們對於hTau模型中轉錄因子進行篩查，探究其對突觸毒性的影響與分子機制。 目的：探討轉錄因子STAT1在AD發病中誘發突觸毒性作用及分子機制 方法：在hTau異常聚集細胞模型中，進行高通量轉錄因子活性檢測及轉錄組晶片檢測，篩查並驗證參與tau病理學改變的分子機制。利用12月齡hTau轉基因鼠與海馬感染hTau過表達病毒小鼠，AD患者腦組織，驗證轉錄因子STAT1在整體中的蛋白水平與磷酸化水平的改變。進一步探究，轉錄因子STAT1激活而誘發突觸毒性的分子機制。我們利用過表達hTau蛋白腺相關病毒，感染海馬CA3區探究細胞內異常聚集的tau蛋白對AD樣突觸毒性的影響，對小鼠的學習記憶，突觸蛋白轉錄與表達，突觸可塑性進行檢測。再次，採用生物信息學預測分析STAT1可能結合併調控的靶基因，套用染色質免疫共沉澱，啟動子螢光素報告等實驗，確認STAT1調控NMDARs基因轉錄的機制。最終，利用STAT1失活突變病毒與條件性敲除方法，恢復hTau突觸毒性，探究干預STAT1轉錄活性的治療意義。 結果：在過表達hTau蛋白的HEK293細胞中，我們發現520種mRNA水平有顯著性變化；同時在轉錄因子活性篩查中發現STAT1轉錄活性顯著激活。於12月齡hTau轉基因鼠與海馬感染hTau過表達病毒小鼠，AD患者腦組織均發現STAT1的激活，包括其核內聚集增多，磷酸化上調等。STAT1的條件性敲除能顯著性逆轉hTau誘發的學習記憶障礙，突觸相關蛋白NMDARs的轉錄與表達抑制，突觸可塑性下降。染色質免疫共沉澱發現STAT1能直接結合NMDARs啟動子；螢光素報告基因發現其對NMDARs有轉錄抑制作用。並在接下來的激酶篩查中發現hTau激活JAK2，而後者介導了STAT1的磷酸化上調與活化。最終利用STAT1-Y701F失活突變病毒抑制其激活，逆轉hTau誘發突觸毒性作用
