蛋白脂蛋白1基因突变对少突胶质细胞功能及髓鞘形成影响的机制研究

PLP1-related disorders is a hereditary disease due to abnormal myelin formation disease in central nervous system resulting from a deficiency of PLP1 gene. Prominenet genotype-phenotype correlation is revealed in this disorder. Studies will be performed to elucidate the pathogenesis of this disorder: 1) To explor the effects of different PLP1 mutations on oligdendrocytic function, alterations of PLP1 mRNA and protein expression, colocalization in the endoplasmic reticulum(ER), apoptosis and MTT will be measured in oligodendrocytes after constructed 9 PLP1 mutants and transfected them to MO13.3 human oligodendrocytes line; 2) In vivo study of PLP1 mutations on effects of oligodendrocytic function and myelin formation: changes of myelin morphometre, electrophysiology and behavior were used in mouse models with PLP1 overexpression, knockout and point mutaion; 3) An in vitro model for the study of myelin formation by neuron-glia co-culture will be constructed and used for testing above experimental contents by transfecting different PLP1 mutants in cellular and molecular level. The objective of this study is to demonstrate possible cellular and molecular mechanisms on effects of oligodendrocytic function and myelin formation resulting from PLP1 gene mutations and understanding complex genotype-phenotype correlation comprehensively.　 The results of this study might provide useful information of general mechanisms and pathogenesis for PLP1-related disorders and similar diseases.

PLP1相关性疾病是PLP1基因突变导致的中枢神经系统髓鞘形成障碍性疾病，特征为基因型与临床表型存在明显相关性，为阐明发生机制拟进行： 1）在人类少突胶质细胞系MO13.3中进行PLP1过表达、敲低与突变体转染，观察mRNA与蛋白表达、内质网共定位、细胞凋亡和细胞活性改变阐明PLP1突变对少突胶质细胞功能的影响；2）PLP1基因过表达、敲除与点突变的转基因小鼠皮层脑组织进行髓鞘形态学、电生理特性与行为的改变阐明PLP1突变对少突胶质细胞功能与髓鞘形成的影响；3）构建16-17天胎龄皮层神经元-胶质细胞混合培养模型以研究体外培养细胞中髓鞘形成影响，转染PLP1过表达、敲低与突变体在细胞水平进行上述实验。旨在了解PLP1基因不同突变类型所致少突胶质细胞功能及髓鞘形成障碍可能的细胞与分子机制，深入理解PLP1相关性疾病复杂基因型与表型的相互关系，以期为这组疾病及类似疾病共同发生机制提供线索资料。

PLP1相关性疾病是由PLP1基因突变导致的中枢神经系统髓鞘形成障碍性疾病，为X连锁隐性遗传，主要表现为眼震、发育落后、肌张力低下，头颅MRI表现为特征性的T2像或T2 Flair像弥漫高信号。其发病率在美国为1/300 000～1/500 000。PLP1编码产物为髓鞘重要的组成部分，其突变形式包括点突变、重复及缺失突变。PLP1突变的致病机制可能和PLP1蛋白异常折叠导致潴留于内质网，引发内质网应激及未折叠蛋白反应，最终导致细胞凋亡有关。本实验拟进一步阐明PLP1相关性疾病的临床遗传学特点及发病机制。1. 在124例髓鞘低下性脑白质营养不良（HLD） 中诊断疾病13种，发现12个基因的突变及1个染色体改变。其中PMD病人95例，PLP1突变89例，包括66例重复突变及23例点突变。GJA12突变12例。2.构建已在本研究中发现的PLP1突变质粒6种：c.353C>G, p.T118R; c.623G>T, p.G208V; c.709T>G, p.F237V; c.467C>T, p.T156I; c.517C>T, p.P173S; c.646C>T, p.P216S. 3.在人类少突胶质细胞系MO3.13中转染野生型及突变型质粒，发现转染G208V，F237V，T156I及P173S质粒细胞中PLP1蛋白表达水平减低，未检测到P216S及T118R表达量改变；通过激光共聚焦显微镜观察到转染细胞中PLP1蛋白明显潴留于内质网；MTT试验检测到转染T118R、F237V、T156I及P216S细胞活性下降，未检测到P173S及G208V活性改变。2.构建大鼠神经元-少突胶质细胞共培养模型，为髓鞘形成不良性疾病的研究提供了良好的平台；3. 构建了PLP1转基因小鼠模型，发现小鼠脑组织PLP1表达水平明显升高，病理切片可见髓鞘形成不良改变。4.通过array CGH对50例PLP1重复突变进行拷贝数变异研究，发现33例简单重复及17例复杂重复。本研究培养硕士研究生1名，博士研究生3名，在国内外期刊发表论文6篇，共10 人（次） 参加国内外会议展示论文。本研究进一步阐明了PLP1基因不同突变类型所致少突胶质细胞功能及髓鞘形成障碍可能的细胞与分子机制及PLP1相关性疾病复杂基因型与表型的相互关系,为阐明这类疾病及髓鞘形成不良性疾病的共同发生机制提供了线索资料。