miR-29a调控PTEN-Akt/Wnt-β-catenin通路促进轴突伸长和神经干细胞增殖修复脊髓损伤的机制

Spinal cord injury has no effective treatments. Neural stem cells are one of the important methods, but lack of systematic research of the endogenous nerve repairment. Presently studies show that PTEN can regulate neural stem cells proliferation and axons outgrowth. Akt phosphorylation inhibites the activity of GSK-3β,reduces the degradation of β-catenin. As a result, β-catenin pathway is activated to promoting neural stem cells proliferation via β-catenin accumulated in the cytoplasm. These processes may be regulated by miR-29a. On the basis of preliminary work, this research may explore the mechanism of endogenous nerve repairment regulated by Akt and β-catenin pathways after spinal cord injury at the molecular level,in vitro cellular level and the level of model organism by the cell transfection, immune coprecipitation, Pull down assay, RNAi and point mutation techniques, and provide a theoretical basis for nerve repairement.

脊髓损伤缺乏有效的治疗方法，神经干细胞是治疗脊髓损伤的一个重要手段，但对内源性神经修复的调控缺乏深入研究。近年发现，PTEN通过Akt通路调控神经干细胞增殖分化和神经元轴突伸长。磷酸化Akt能抑制GSK-3β活性，减少β-catenin降解，使胞质中β-catenin积累，激活β-catenin通路，促进神经干细胞增殖分化。miR-29a通过抑制PTEN，激活Akt和β-catenin通路。我们推测miR-29a抑制PTEN，调控Akt和β-catenin通路能促进神经元轴突伸长和神经干细胞增殖。为此项目组在前期工作基础上，从在体、细胞和分子三个水平开展研究，通过细胞转染、免疫共沉淀、Pull down assay、RNAi和点突变等技术，以miR-29a抑制PTEN为切入点探讨Akt和β-catenin通路对脊髓损伤后内源性神经修复的调控机制，为脊髓损伤治疗提供新的理论依据。

脊髓损伤缺乏有效的治疗方法，神经干细胞是治疗脊髓损伤的一个重要手段，但对内源性神经修复的调控缺乏深入研究。本课题研究认为：miR-29a 抑制 PTEN，调控 Akt 和β-catenin通路能促进神经元轴突伸长和神经干细胞增殖。在通过慢病毒miR-29a注射小鼠脊髓撞击损伤的模型中，我们发现miR-29a过表达促进了轴突再生和突触形成，且明显改善后肢运动功能恢复。在进一步的研究中我们发现：MOB1作为Hippo信号通路中的重要分子能够促进神经干细胞分化和轴突伸长，而此过程被认为是miR-29a调控PTEN的结果：一方面miR-29a通过 抑制 PTEN表达后激活 PI3K/Akt信号通路，进而调控MOB1蛋白表达，另一方面通过miR-29a抑制GSK3β表达，进而调控神经细胞中MOB1蛋白稳定。Hippo信号通路中另一分子YAP同样也参与了miR-29a的调控过程，且能够通过促进miR-29a转录表达，进而调控PTEN发挥作用。因此，我们认为Hippo信号通路和miR-29a –PTEN信号通路之间存在重要的调控关系，Hippo信号通路既可以作为上游调控影响miR-29a的表达，也可以参与到miR-29a下游调控中，进而影响miR-29a对脊髓损伤的修复。此外，我们通过构建小鼠脊髓损伤模型后进行芯片分析发现，大量非编码RNA能够参与脊髓损伤的修复，课题组选取表达差异较大的miR-181d/miR-29c进行研究也发现其在脊髓损伤修复中具有重要的调控作用。同时，课题组也发现长链非编码RNA（lncRNA）也参与了脊髓损伤的修复,计划下一步设计先关课题对其进行进一步研究。综上我们利用初步研究了miR-29a及其上下游YAP、MOB1可能成为脊髓损伤基因治疗的全新策略，为进一步探讨其在神经损伤内源性神经修复中的作用及靶向药物的开发提供依据。