Triad1/UBE2Q1经泛素-蛋白酶体途径对脑创伤后继发性神经损伤的影响及其网络调节机制

It confirms that neuron apoptosis, glial cell activation, and neural stem cells differention/migration coexist in traumatic brain injury (TBI). P53, as an important cell cycle molecule, the major metabolic pathways is dependent on ubiquitination degradation via ubiquitin - protease system (UPS). Resecent research has found that Triad1, as an ubiquitin - protease family of E3 ligase, can affect the tumor cell apoptosis through the regulation of P53 ubiquitination. However, in TBI, the relationship and specific regulatory mechanism between Triad1 and P53 are still unclear. Our initial study has found that the UBE2Q1(E2 ubiquitin-conjugating enzyme) was a new target protein of Triad1. Therefor, we presume that in TBI Triad1/UBE2Q1 can interact with each other and adjust the biological status of central nerve cells through the influence of P53 ubiquitination. In this research, we plan to investigate the relationship between Triad1 /UBE2Q1 and the molecular mechanism of Triad1/UBE2Q1 intercation, discusse the effect of Triad1/UBE2Q1 on P53 ubiquitination via MDM2, study the regulation network of Triad1、UBE2Q1、MDM2、P53，and clarify the mechanism of Triad1/UBE2Q1 effcet on nerve cells apoptosis, proliferation and activation in central nervous system after TBI. In summary, this project tries to provide potiential targets in UPS for the future clinical treatment after TBI.

研究证实创伤性脑损伤（TBI）后神经元凋亡、胶质细胞活化及神经干细胞增殖共存；P53作为重要的细胞周期分子，泛素化降解是其主要代谢途径之一；同时相关研究发现泛素-蛋白酶系统（UPS）中的E3连接酶Triad1可通过调节P53的泛素化来影响细胞凋亡。我们前期实验首先发现TBI中E2泛素结合酶UBE2Q1是Triad1一个新的靶定蛋白，同时TBI后存在Traid1及UBE2Q1表达变化。由此我们认为TBI后Triad1/UBE2Q1存在对神经细胞生物学行为的调节，但其中具体调节机制及与P53之间的关系并不清楚。本课题将从TBI后神经细胞UPS中Triad1与UBE2Q1相互作用入手，观察Triad1/UBE2Q1通过MDM2-P53轴对P53泛素化的影响，阐明其中的网络调节机制及其对TBI后神经细胞及神经干细胞生物学行为的影响，从而为TBI后减少继发性神经损伤提供新的治疗靶点。

TBI后存在许多重要细胞因子的蛋白泛素化水平的变化，而这种变化成为TBI病理状态下神经细胞发生变化的重要原因。泛素蛋白酶系统（UPS）通过各种泛素化相关蛋白酶直接锚定并降解细胞周期相关蛋白、细胞凋亡因子等，从而调节TBI后的神经细胞凋亡、增殖。本项目通过颅脑液压损伤模型，从TBI后蛋白质泛素化修饰对神经细胞影响角度出发，以TBI后UPS中E3泛素连接酶Triad1和靶向分子UBE2Q1表达变化为核心，研究神经细胞损伤后Triad1/UBE2Q1表达的时空变化及相互作用情况，及对神经元凋亡的影响。我们首次发现了在创伤性脑损伤后，Triad1特异性的在神经元中表达上调，UBE2Q1特异性的在神经元中表达降低；免疫荧光双标证实Triad1与UBE2Q1共定位，同过免疫共沉淀从组织水平及细胞水平进一步证实Triad1与UBE2Q1存在相互作用；在脑损伤5天后的大脑皮层中和PC12细胞中，免疫荧光双标试验证实Triad1与UBE2Q1与活化的caspase-3、TUNEL共定位，同时活化的caspase-3、凋亡相关因子p53，Bax等表达水平增加；干扰或过表达Triad1与UBE2Q1，通过细胞流式方法进一步显示在过表达Triad1与UBE2Q1后，细胞凋亡水平较干扰组明显增加，并且依赖于p53的表达，检测总蛋白的泛素化水平，发现脑外伤后Triad1可以表现出泛素连接酶活性。综合以上结果，我们认为TBI后Triad1和UBE2Q1发生相互作用，通过泛素化修饰调控了p53的表达，经由p53及其下游分子的调控机制促进了神经细胞的凋亡，这一结果为研究TBI后神经细胞的继发性损伤提供了一个新的分子途径，为中枢神经系统损伤的治疗提供了一个新的治疗靶点。