神經特異性蛋白TMEM59L在中樞神經系統(tǒng)及其介導氧化應激誘導細胞死亡過程中的功能研究.pdf

1、細胞凋亡是受基因嚴格調控的、自然發(fā)生的程序性細胞死亡過程，而細胞自噬是細胞組分自我降解的過程，二者在發(fā)育、組織穩(wěn)態(tài)以及病原體防御中扮演著重要角色。細胞凋亡和細胞自噬發(fā)生異常會引發(fā)多種疾病包括癌癥和神經系統(tǒng)疾病。神經元對于氧化應激十分敏感，并易于受到活性氧的攻擊;當神經元長期暴露于包括過氧化氫在內的活性氧的攻擊時會引發(fā)細胞死亡，導致各種神經系統(tǒng)疾病。因此，鑒定參與神經元死亡的新基因蛋白并揭示其作用機制，將有助于闡明神經系統(tǒng)疾病的致病機理。

2、
　　TMEM59L為新發(fā)現(xiàn)的腦特異性高表達蛋白，其組織表達特異性預示著TMEM59L可能在神經系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。一項早期研究發(fā)現(xiàn)過表達TMEM59L可以引發(fā)細胞凋亡，但具體機理尚不清楚。此外，最近研究發(fā)現(xiàn)TMEM59L的同源體TMEM59含有自噬相關蛋白ATG16L1結合序列，可以激活自噬標記蛋白LC3并誘導細胞自噬。但目前關于TMEM59L及其同源體TMEM59的生理功能都還不清楚。因此，在本論文中，我們較為詳細地研究了TM

3、EM59L誘導細胞凋亡和自噬的機制，同時比較研究了TMEM59L和TMEM59二者在調控細胞凋亡和細胞自噬功能上的異同。
　　我們首先確證了TMEM59L特異性表達于神經元細胞，并且在胚胎期E8.5天的小鼠胚胎組織中就可以檢測到TMEM59L的表達，直至出生后到3月齡其表達水平仍持續(xù)增加。而TMEM59則廣泛表達于神經元、星形膠質細胞和小膠質細胞，以及不同的組織器官，并在發(fā)育的不同時期保持穩(wěn)定的低表達水平。此外，我們發(fā)現(xiàn)TMEM5

4、9L及其同源體TMEM59在細胞內都定位于高爾基體和內體中。
　　我們進一步發(fā)現(xiàn)TMEM59L和TMEM59都可以與ATG5和ATG16L1相互作用，而不能與ULK1和ATG3相互作用，過表達TMEM59L和TMEM59都可以誘導細胞自噬。此外，過表達TMEM59L可以顯著地激活caspase依賴的內源性細胞凋亡通路，誘導細胞色素C從線粒體釋放到細胞質中，并激活下游的caspase-9和caspase-3。而過表達TMEM59誘導

5、的細胞凋亡則沒有TMEM59L顯著。另外，過氧化氫處理引起的氧化應激不僅可以激活caspase-3并誘導神經元死亡，還可以增加Tmem59l表達水平，而下調Tmem59l可以減少caspase-3激活和LC3B酯化，并拮抗過氧化氫誘導的神經細胞死亡。
　　最后，我們通過立體定位注射AAV-59l-shRNA到野生型C57BL/6新生P0小鼠大腦側腦室中下調Tmem59l并于AAV注射2個月后進行研究，發(fā)現(xiàn)下調Tmem59l可以減少

6、小鼠大腦caspase-3的激活，增加小鼠在高架十字迷宮開放臂停留的時間，減少小鼠在強迫游泳實驗中不動的時間，表明下調Tmem59l減少了小鼠的焦慮和抑郁行為。此外，下調Tmem59l增加小鼠在Y-迷宮實驗的自主交替行為以及在Morris水迷宮平臺測試目標象限的時間和在平臺區(qū)域的穿梭次數，表明下調Tmem59l增強了小鼠的記憶能力。
　　綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)TMEM59L是一個促凋亡的神經性蛋白并參與調控動物的行為，例如焦慮、抑郁和