UCHL1調控TrkB去泛素化的機制及其功能研究

《UCHL1調控TrkB去泛素化的機制及其功能研究》是依託山東大學，由蘇擘擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：UCHL1調控TrkB去泛素化的機制及其功能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蘇擘
• 依託單位：山東大學

中文摘要

腦源神經營養因子BDNF通過受體TrkB在調控神經元生長發育、突觸可塑性等方面發揮重要作用，TrkB的翻譯後修飾直接影響其功能。已知TrkB可被泛素化，但是其調控分子和功能仍不清楚。申請者在前期實驗發現羧基末端水解酶UCHL1可與TrkB結合，過表達UCHL1使TrkB泛素化水平降低，而且抑制其去泛素化酶活性可抑制BDNF誘導的TrkB內吞和下游信號通路的活性，提示UCHL1作為TrkB的去泛素化酶調控TrkB的泛素化水平和功能。本課題將在細胞模型中深入研究UCHL1調控TrkB去泛素化的機制，以及對TrkB的胞內運輸、定位和BDNF調控的神經元突觸可塑性的影響。同時還將利用UCHL1條件敲低小鼠和TrkB+/-小鼠模型，闡明UCHL1在中樞神經系統中的作用，驗證UCHL1通過調控TrkB的泛素化發揮功能。本課題將首次闡明TrkB泛素化的調控機制和功能，深化UCHL1在神經系統功能的認識。

結題摘要

腦源神經營養因子BDNF通過受體TrkB在調控神經元生長發育、突觸可塑性等方面發揮重要作用，TrkB的翻譯後修飾直接影響其功能。已知TrkB可被泛素化，但是其調控分子，泛素化的生物學功能仍不清楚。本項目重點研究了TrkB泛素化的調控機制及其生物學功能。我們發現體外和體內羧基末端水解酶UCHL1都可與TrkB結合，並且兩者的結合與細胞活性相關，當BDNF刺激體外培養神經元或者小鼠經過CFC訓練後，伴隨TrkB泛素化水平升高，兩者結合水平也顯著升高。我們進一步證明UCHL1作為TrkB的去泛素化酶調控TrkB的泛素化水平，調控位點主要在TrkB胞內近膜區K460位點。當利用特異性多肽Tat-UCHL75-85抑制TrkB與UCHL1的結合時，與對照組相比，BDNF或者CFC訓練誘導的TrkB的泛素化水平顯著升高，證明此多肽的有效性。進一步利用此多肽我們發現，特異性抑制UCHL1對TrkB泛素化的調控會導致BDNF誘導的TrkB內吞增加，內吞後更多的TrkB在胞內被降解，從而導致BDNF-TrkB信號通路活性降低。此結果提示TrkB泛素化調控其內吞和胞內運輸，抑制其去泛素化酶活性可使TrkB泛素化水平升高，導致TrkB內吞增加，降解升高，膜表面TrkB水平下降，抑制BDNF誘導的TrkB內吞和下游信號通路的活性。在CFC學習記憶模型中，此多肽抑制海馬依賴的學習記憶，進一步闡明了UCHL1和TrkB在體內的重要作用。本項目首次報導UCHL1作為TrkB的去泛素化酶，參與調控BDNF-TrkB信號通路的調控，擴展了UCHL1在中樞神經系統中的作用，對我們深入理解TrkB泛素化的調控機制和功能，今後以UCHL1和TrkB為靶點研發神經系統相關藥物打下了理論基礎。