神經(jīng)特異性蛋白TMEM59L在中樞神經(jīng)系統(tǒng)及其介導(dǎo)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞死亡過程中的功能研究.pdf

1、細(xì)胞凋亡是受基因嚴(yán)格調(diào)控的、自然發(fā)生的程序性細(xì)胞死亡過程，而細(xì)胞自噬是細(xì)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(xì)胞凋亡和細(xì)胞自噬發(fā)生異常會引發(fā)多種疾病包括癌癥和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。神經(jīng)元對于氧化應(yīng)激十分敏感，并易于受到活性氧的攻擊;當(dāng)神經(jīng)元長期暴露于包括過氧化氫在內(nèi)的活性氧的攻擊時會引發(fā)細(xì)胞死亡，導(dǎo)致各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病。因此，鑒定參與神經(jīng)元死亡的新基因蛋白并揭示其作用機(jī)制，將有助于闡明神經(jīng)系統(tǒng)疾病的致病機(jī)理。

2、
　　TMEM59L為新發(fā)現(xiàn)的腦特異性高表達(dá)蛋白，其組織表達(dá)特異性預(yù)示著TMEM59L可能在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。一項(xiàng)早期研究發(fā)現(xiàn)過表達(dá)TMEM59L可以引發(fā)細(xì)胞凋亡，但具體機(jī)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(guān)蛋白ATG16L1結(jié)合序列，可以激活自噬標(biāo)記蛋白LC3并誘導(dǎo)細(xì)胞自噬。但目前關(guān)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(xì)地研究了TM

3、EM59L誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬的機(jī)制，同時比較研究了TMEM59L和TMEM59二者在調(diào)控細(xì)胞凋亡和細(xì)胞自噬功能上的異同。
　　我們首先確證了TMEM59L特異性表達(dá)于神經(jīng)元細(xì)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(dá)，直至出生后到3月齡其表達(dá)水平仍持續(xù)增加。而TMEM59則廣泛表達(dá)于神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)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(dá)水平。此外，我們發(fā)現(xiàn)TMEM5

4、9L及其同源體TMEM59在細(xì)胞內(nèi)都定位于高爾基體和內(nèi)體中。
　　我們進(jìn)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(dá)TMEM59L和TMEM59都可以誘導(dǎo)細(xì)胞自噬。此外，過表達(dá)TMEM59L可以顯著地激活caspase依賴的內(nèi)源性細(xì)胞凋亡通路，誘導(dǎo)細(xì)胞色素C從線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)中，并激活下游的caspase-9和caspase-3。而過表達(dá)TMEM59誘導(dǎo)

5、的細(xì)胞凋亡則沒有TMEM59L顯著。另外，過氧化氫處理引起的氧化應(yīng)激不僅可以激活caspase-3并誘導(dǎo)神經(jīng)元死亡，還可以增加Tmem59l表達(dá)水平，而下調(diào)Tmem59l可以減少caspase-3激活和LC3B酯化，并拮抗過氧化氫誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)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(cè)腦室中下調(diào)Tmem59l并于AAV注射2個月后進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)下調(diào)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(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中不動的時間，表明下調(diào)Tmem59l減少了小鼠的焦慮和抑郁行為。此外，下調(diào)Tmem59l增加小鼠在Y-迷宮實(shí)驗(yàn)的自主交替行為以及在Morris水迷宮平臺測試目標(biāo)象限的時間和在平臺區(qū)域的穿梭次數(shù)，表明下調(diào)Tmem59l增強(qiáng)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(jīng)性蛋白并參與調(diào)控動物的行為，例如焦慮、抑郁和