基于CRISPR/Cas9技术的抑郁症中14-3-3η调控糖皮质激素受体介导海马成体神经发生的机制研究

Recent research suggests that adult hippocampal neurogenesis closely links with depression, and glucocorticoid receptor plays an important role in regulating hippocampal neurogenesis. 14-3-3 protein closely links with many central nervous system disorders. Our previous studies showed that the level of 14-3-3η significantly increased in high corticosterone induced mouse model of depression, meanwhile, hippocampal neurogenesis significantly decreased, both GR phosphorylation and GR nuclear translocation enhanced. However the roles and mechanisms of 14-3-3η regulate glucocorticoid receptor has not been illuminated. So the present project applies CRISPR/Cas9, Cre/loxP and fluorescent visual technologies to knockout or overexpression 14-3-3η in neural stem cell of hippocampus in high corticosterone induced mouse model of depression, excavates the change of GR phosphorylation and GR nuclear translocation, investigates the effects of 14-3-3η on resting state, activated state and different differentiated state of neural stem cell, illustrates the effects of 14-3-3η on newborn neuron, synapsis morphology and function. It has great significance for this study to reveal the molecular mechanisms of 14-3-3η regulate glucocorticoid receptor mediated hippocampal neurogenesis and explore the regulation mechanism of neurogenesis.

海马成体神经发生与抑郁症密切相关，而糖皮质激素受体（GR）对海马神经发生有重要调节作用，但调控机制尚不清楚。14-3-3蛋白与多种中枢神经系统功能紊乱密切相关。我们前期研究发现，高水平糖皮质激素诱导的抑郁模型中，海马14-3-3η水平增高，同时海马神经发生减弱，且GR磷酸化上升，GR核转运增强。然而14-3-3η调控GR确切的机制及在神经发生中的角色尚未阐明。因此，本项目应用神经行为学、分子生物学，结合CRISPR/Cas9、Cre/loxP和荧光可视技术，采用高水平糖皮质激素诱导的抑郁症小鼠模型，考察敲除/过表达海马神经干细胞中14-3-3η后，对GR磷酸化及核转运的影响，探究其与神经干细胞静息态、激活态、各分化阶段表达谱系的关系，分析对神经干细胞增殖、分化为新生神经元及突触形和功能的影响，阐明抑郁症中14-3-3η调控GR介导海马成体神经发生的机制，为探究神经发生的调控机制提供借鉴。

抑郁症发病机制复杂不明，近年研究认为海马成体神经发生与抑郁症密切相关，其中糖皮质激素受体（GR）对海马神经发生有重要调节作用。14-3-3蛋白与多种中枢神经系统功能紊乱密切相关，但14-3-3蛋白在抑郁症中调控神经发生及糖皮质激素受体的机制尚不清楚。项目研究发现，在高水平糖皮质激素（CORT）诱导的抑郁模型中，CORT小鼠出现多种抑郁样行为，海马成体神经发生异常减弱，GR的磷酸化水平增加，GR核转运增强；蛋白质组学对海马齿状回差异表达蛋白进行分析，发现CORT小鼠海马齿状回14-3-3η水平显著降低；生物信息学分析发现14-3-3η与GR功能调节、细胞增殖及分化密切相关；免疫荧光共定位结果发现14-3-3η在成熟神经元内分布；通过基因编辑技术对14-3-3η进行调控，发现敲低海马齿状回神经元14-3-3η的表达可诱发动物出现多种抑郁样行为，且神经发生异常降低。综上，项目应用神经行为学、分子生物学方法，结合基因编辑技术和荧光可视技术，在高水平糖皮质激素诱导的抑郁症小鼠模型中阐明糖皮质激素受体及海马神经发生在抑郁动物模型中的变化规律。利用蛋白质组学发现调控神经发生谱系的关键蛋白14-3-3η，并通过特异性敲低神经元中14-3-3η的方式，阐明对神经发生各增殖、分化阶段表达谱系的影响。项目为14-3-3η调控神经发生的分子机制及临床抑郁症药物靶点筛选提供借鉴。