【摘 要】
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目的:本研究通过建立Neuro-2a细胞与原代神经元的PQ致神经细胞损伤模型,采用分子生物学技术,探究线粒体分裂在PQ致神经线粒体自噬中的作用以及潜在的分子机制。从体外与体内层面,通过基因敲低及过表达技术阐明NR030777在PQ致神经线粒体自噬中的作用与机制,以期其能成为PD新的防治靶点。最后,检测活性氧介导的lnc RNA与circ RNA m6A表达谱的变化,探索PQ致神经元损伤可能作用机制
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目的:本研究通过建立Neuro-2a细胞与原代神经元的PQ致神经细胞损伤模型,采用分子生物学技术,探究线粒体分裂在PQ致神经线粒体自噬中的作用以及潜在的分子机制。从体外与体内层面,通过基因敲低及过表达技术阐明NR030777在PQ致神经线粒体自噬中的作用与机制,以期其能成为PD新的防治靶点。最后,检测活性氧介导的lnc RNA与circ RNA m6A表达谱的变化,探索PQ致神经元损伤可能作用机制。方法:1.采用CCK8确定PQ在N2a细胞中的神经毒性。使用流式细胞仪检测PQ引起的活性氧与线粒体膜电位的变化。激光共聚焦扫描显微镜,透射电子显微镜确定PQ诱导的N2a线粒体分裂在线粒体自噬中的作用。通过蛋白质免疫印迹检测自噬关键蛋白水平验证自噬的改变,并用自噬抑制剂氯喹(CQ),巴佛洛霉素(Bfa1)与PQ联合处理分析其对自噬流的影响。通过活性氧去除剂NAC证实ROS在PQ引起的线粒体自噬与线粒体分裂过程中的作用。通过DRP1的抑制剂mdivi-1研究线粒体分裂在PQ引起的线粒体自噬过程中的作用。2.通过建立PQ染毒的C57BL/6小鼠多巴胺神经元损伤模型,研究PQ对于小鼠黑质区线粒体自噬的改变,长链非编码RNA NR030777的变化。通过建立不同浓度与时间PQ处理的N2a与原代神经元细胞损伤模型,研究长链非编码RNA NR030777的变化趋势。使用NAC验证ROS在PQ引起的NR030777变化中的作用。通过构建NR030777稳定过表达的N2a细胞确定NR030777在PQ引起的线粒体自噬改变中的作用。通过RIP和RNA pulldown实验确定NR030777的靶标蛋白。通过截短RNA pulldown实验确定NR030777与靶标蛋白的作用区域。通过建立PQ染毒的NR030777脑条件过表达C57BL/6小鼠模型,验证NR030777在PQ引起小鼠黑质区线粒体自噬的改变中的作用,并进一步验证NR030777潜在的分子机制。3.构建NAC与PQ联合作用N2a细胞模型,通过me RIP-seq检测lnc RNA与circ RNA m6A表达谱的变化,通过生物信息学分析,探索PQ神经细胞毒性作用可能机制。结果:1.PQ在神经元细胞中以剂量依赖性方式(100、200和300μM)诱导N2a活力下降。PQ在神经元细胞中以剂量依赖性方式(100、200和300μM)促进线粒体自噬。PQ促进线粒体的分裂相关蛋白表达增强。线粒体膜电位(MMP)降低和ROS升高增强PQ引起的线粒体吞噬。特别是,DRP1介导的线粒体裂变促进PQ引起的神经元线粒体自噬。2.NR030777通过DRP1介导的线粒体分裂参与调节PQ引起的神经细胞线粒体自噬的增强。结果还更进一步的揭示在PQ暴露所致的线粒体自噬增强过程中,NR030777一方面通过作用于CDK1,激活CDK1信号通路,引起DRP1蛋白第616位点的丝氨酸磷酸化,从而促进损伤的线粒体分裂增强,另一方面NR030777通过作用于ATG12,促进ATG12-ATG5复合体形成,使得细胞自噬成膜过程加速,迅速包裹由损伤线粒体分裂出来的短圆线粒体,使其通过自噬迅速降解。3.N2a细胞暴露于PQ时,lnc RNAs中的m6A水平升高。PQ处理的N2a细胞后,差异变化的m6A lnc RNA主要来自第2、4、5、11的染色体。在ROS介导的PQ神经毒性中,m6A仅在CDS周围和3′UTR的起点富集。差异甲基化的lnc RNA参与了许多重要的生物学过程(如:泛素化蛋白降解,自噬,RNA剪接等等)。此外,m6A在ROS介导的PQ神经毒性中扰动了lnc RNAs相关的基因网络。4.我们的研究结果表明,NAC预处理可以部分逆转PQ暴露后由m6A甲基化驱动的circ RNA的改变。此外,基因本体论(GO)和pathway分析表明,差异甲基化的circ RNAs可以调节参与神经毒性途径的靶基因(UBC和PPP2CA)。结论:1.PQ暴露引起神经细胞线粒体损伤,活性氧增多,损伤的线粒体分裂增强形成短圆线粒体,有利于自噬清除,线粒体自噬增强。2.长链非编码RNA NR030777是PQ暴露引起的线粒体自噬增强的关键的调控因子。其通过CDK1促进DRP1介导的线粒体分裂的同时通过ATG12促进自噬,从而清除PQ暴露引起的损伤的线粒体。3.在N2a细胞中,ROS介导PQ引起的lnc RNA与circ RNA m6A改变,lnc RNA与circ RNA甲基化参与了许多重要的生物学过程,有待进一步研究。
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