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目的:
本研究就SelenoH的异常表达如何调控α-synuclein及其在帕金森病疾病中的机制进行探索。
方法:
本实验用脂质体转染法分别转染SelenoH的干扰RNA和真核生物过表达载体(pCMV-myc-SelenoH)到SK-N-SH细胞中,利用高保真重叠PCR的方法构建SelenoH硒代半胱氨酸突为半胱氨酸的pCMV-myc-SelenoH-Mutation真核生物过表达载体并且转染到SK-N-SH细胞中,采用qRT-PCR、蛋白免疫印迹的方法分别检测SelenoH和α-synuclein的mRNA及蛋白表达水平。在SelenoH异常表达后检测细胞内HSP70和Parkin变化。用染色质免疫共沉淀技术筛选出SelenoH调控其转录的基因。经6-OHDA脑立体单侧定位注射C57BL/6小鼠纹状体建造PD模型后,用免疫组化检测SelenoH敲除鼠TH阳性细胞数。两组之间的比较使用t-检验,数据用均值±标准误(means±SE)表示,p<0.05为有统计学意义。
结果:
1.细胞及小鼠体内SelenoH的敲降对α-synuclein表达的影响
在SK-N-SH细胞中敲SelenoH后α-synuclein的mRNA水平呈现下降的趋势,与此同时,α-synuclein的蛋白表达水平也呈现下降的趋势。纹状体、海马和皮层内SelenoH+/-小鼠α-synuclein蛋白表达水平较SelenoH+/+小鼠呈现下降趋势,和细胞中结果一致。
2.过表达SelenoH及其突变体对α-synuclein表达的影响
在SK-N-SH细胞中过表达SelenoH后,检测α-synuclein的mRNA水平无明显变化,但当检测α-synuclein的单体蛋白水平发现均呈现明显上升的趋势。硒代半胱氨酸突变的真核生物过表达载体转染细胞后,检测α-synuclein蛋白水平发现,与未突变载体相比,其在细胞中的过表达效率比未突变的载体要高,但是α-synuclein的表达水平并未随着表达效率的升高而升高。
3.SelenoH的异常表达对细胞内的蛋白降解途径的影响
敲降SelenoH后,HSP70和Parkin蛋白水平升高,过表达SelenoH后,HSP70和Parkin蛋白水平降低,显示SelenoH可能影响蛋白降解途径,具体调控机制需进一步研究
4.过表达SelenoH,CHIP-seq结果分析
我们从测序结果中选取8个与神经退行性疾病密切相关并可能调控α-synuclein的基因,分别为ANKS1B、ASTN2、CUL2、FBXL7、GRIA3、NOTCH2NL、PML和TRIM21。采用SelenoHsiRNA和过表达质粒转染到SK-N-SH细胞干扰SelenoH的表达,在用两种siRNA分别敲降SelenoH99%后,ANKS1BmRNA上升1.6和2.2倍,GRIA3mRNA上升1.4和1.2倍,ASTN2mRNA均下降33%,FBXL7mRNA分别下降38%和56%,并具有统计学意义。SelenoH过表达后ANKS1B和GRIA3mRNA水平下降,ASTN2和FBXL7mRNA上升。
5.在PD动物模型中SelenoH敲除对黑质和纹状体TH阳性细胞数影响
动物结果显示,与注射生理盐水的一侧相比,注射6-OHDA侧中黑质区TH的表达水平是明显降低的,SelenoH-/-小鼠TH本底阳性细胞数较SelenoH+/+小鼠呈现下降趋势。
6.SelenoH敲除对小鼠皮层和海马神经元影响
在皮层和海马区域SelenoH-/-小鼠较SelenoH+/+小鼠神经元无显著变化,显示SelenoH在脑内可能特异性影响多巴胺神经元。
7.SelenoH敲除新生鼠脑容积和TH阳性细胞数变化
SelenoH-/-小鼠脑容积较SelenoH+/+小鼠脑容积减小。SelenoH-/-新生鼠TH阳性细胞数较SelenoH+/+新生鼠呈现下降趋势,与在PD造模实验中4月龄SelenoH-/-鼠与SelenoH+/+鼠趋势一致。
结论:
这些结果表明SelenoH能够影响PD的发生,一方面可能通过影响PD发生的关键蛋白α-synuclein的表达而参与PD的发生,另一方面,其作为硒蛋白,具有抗氧化作用,从而保护多巴胺神经元。
本研究就SelenoH的异常表达如何调控α-synuclein及其在帕金森病疾病中的机制进行探索。
方法:
本实验用脂质体转染法分别转染SelenoH的干扰RNA和真核生物过表达载体(pCMV-myc-SelenoH)到SK-N-SH细胞中,利用高保真重叠PCR的方法构建SelenoH硒代半胱氨酸突为半胱氨酸的pCMV-myc-SelenoH-Mutation真核生物过表达载体并且转染到SK-N-SH细胞中,采用qRT-PCR、蛋白免疫印迹的方法分别检测SelenoH和α-synuclein的mRNA及蛋白表达水平。在SelenoH异常表达后检测细胞内HSP70和Parkin变化。用染色质免疫共沉淀技术筛选出SelenoH调控其转录的基因。经6-OHDA脑立体单侧定位注射C57BL/6小鼠纹状体建造PD模型后,用免疫组化检测SelenoH敲除鼠TH阳性细胞数。两组之间的比较使用t-检验,数据用均值±标准误(means±SE)表示,p<0.05为有统计学意义。
结果:
1.细胞及小鼠体内SelenoH的敲降对α-synuclein表达的影响
在SK-N-SH细胞中敲SelenoH后α-synuclein的mRNA水平呈现下降的趋势,与此同时,α-synuclein的蛋白表达水平也呈现下降的趋势。纹状体、海马和皮层内SelenoH+/-小鼠α-synuclein蛋白表达水平较SelenoH+/+小鼠呈现下降趋势,和细胞中结果一致。
2.过表达SelenoH及其突变体对α-synuclein表达的影响
在SK-N-SH细胞中过表达SelenoH后,检测α-synuclein的mRNA水平无明显变化,但当检测α-synuclein的单体蛋白水平发现均呈现明显上升的趋势。硒代半胱氨酸突变的真核生物过表达载体转染细胞后,检测α-synuclein蛋白水平发现,与未突变载体相比,其在细胞中的过表达效率比未突变的载体要高,但是α-synuclein的表达水平并未随着表达效率的升高而升高。
3.SelenoH的异常表达对细胞内的蛋白降解途径的影响
敲降SelenoH后,HSP70和Parkin蛋白水平升高,过表达SelenoH后,HSP70和Parkin蛋白水平降低,显示SelenoH可能影响蛋白降解途径,具体调控机制需进一步研究
4.过表达SelenoH,CHIP-seq结果分析
我们从测序结果中选取8个与神经退行性疾病密切相关并可能调控α-synuclein的基因,分别为ANKS1B、ASTN2、CUL2、FBXL7、GRIA3、NOTCH2NL、PML和TRIM21。采用SelenoHsiRNA和过表达质粒转染到SK-N-SH细胞干扰SelenoH的表达,在用两种siRNA分别敲降SelenoH99%后,ANKS1BmRNA上升1.6和2.2倍,GRIA3mRNA上升1.4和1.2倍,ASTN2mRNA均下降33%,FBXL7mRNA分别下降38%和56%,并具有统计学意义。SelenoH过表达后ANKS1B和GRIA3mRNA水平下降,ASTN2和FBXL7mRNA上升。
5.在PD动物模型中SelenoH敲除对黑质和纹状体TH阳性细胞数影响
动物结果显示,与注射生理盐水的一侧相比,注射6-OHDA侧中黑质区TH的表达水平是明显降低的,SelenoH-/-小鼠TH本底阳性细胞数较SelenoH+/+小鼠呈现下降趋势。
6.SelenoH敲除对小鼠皮层和海马神经元影响
在皮层和海马区域SelenoH-/-小鼠较SelenoH+/+小鼠神经元无显著变化,显示SelenoH在脑内可能特异性影响多巴胺神经元。
7.SelenoH敲除新生鼠脑容积和TH阳性细胞数变化
SelenoH-/-小鼠脑容积较SelenoH+/+小鼠脑容积减小。SelenoH-/-新生鼠TH阳性细胞数较SelenoH+/+新生鼠呈现下降趋势,与在PD造模实验中4月龄SelenoH-/-鼠与SelenoH+/+鼠趋势一致。
结论:
这些结果表明SelenoH能够影响PD的发生,一方面可能通过影响PD发生的关键蛋白α-synuclein的表达而参与PD的发生,另一方面,其作为硒蛋白,具有抗氧化作用,从而保护多巴胺神经元。