mRNA中m6A修饰在帕金森病发病机制中的作用研究

发布时间：2020-04-10 15:01

【摘要】：表观遗传是指不改变DNA序列的情况下,基因的表达或功能发生可遗传的改变,是真核生物的重要生物学现象。迄今,已知有多种分子水平的表观遗传修饰,其中RNA表观遗传修饰是近年的研究热门领域之一,而6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)是mRNA上含量最多、研究最为广泛的化学修饰,对mRNA的剪接、转运、翻译和稳定具有重要的调控作用。m6A修饰主要由甲基转移酶(METTL3)和去甲基化酶(FTO、ALKBH5)的共同调节,该可逆过程的动态平衡将影响细胞发育和多种疾病的发生。帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种常见的神经退行性疾病,主要病理特征为中脑黑质区多巴胺能神经元的变性死亡。研究显示,PD的发生与表观遗传修饰具有密切的相关性,如DNA的甲基化与组蛋白的乙酰化修饰等,然而目前尚未有PD与RNA甲基化修饰的相关性报道。基于此,本课题将深入探究RNA甲基化修饰与多巴胺能神经细胞死亡的关系并揭示其相应的分子机制。本研究首先通过神经毒素6-羟基多巴胺(6-OHDA)构建PD的细胞模型和大鼠模型,探究PD发病过程中RNA甲基化修饰的变化,结果显示PD细胞和大鼠模型纹状体区的m6A修饰均呈现显著性降低的趋势,同时去甲基化酶FTO表达量显著升高,即RNA发生明显的去甲基化过程。其次,我们通过慢病毒构建稳定过表达FTO的多巴胺能神经细胞系,降低神经元细胞中m6A的水平,探究低甲基化水平对神经细胞生长的影响,实验结果显示,过表达FTO会提高多巴胺信号通路相关基因GRIN1的表达,导致神经元细胞Ca~(2+)内流,同时过表达FTO会引起神经元细胞氧化应激水平升高、线粒体功能损伤并导致神经元细胞发生凋亡。最后,为了验证过表达FTO引起的神经元损伤是通过去甲基化过程所介导,我们进一步用m6A抑制剂(环亮氨酸)处理多巴胺能神经细胞,所得的结果与过表达FTO引起的细胞凋亡相一致。通过上述研究,本课题首先确定了PD模型中RNA甲基化水平降低的现象,并进一步在细胞中验证低甲基化的RNA修饰加剧神经细胞的损伤,并探讨了引起该损伤的机制:FTO会降低mRNA上的m6A修饰,从而促进GRIN1蛋白的表达,致使神经元细胞内Ca~(2+)超载,使细胞氧化应激水平升高、线粒体功能受损,最终促进神经细胞的凋亡。该研究有望从RNA的表观遗传修饰水平为PD的发病机制提供新的研究方向。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R742.5

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本文编号：2622370