蛋白激酶在FFI病人脑中表达量的变化及其机制研究

朊病毒病又称可传播性海绵状脑病，是一类侵袭人和多种动物的致死性神经退行性疾病，其病理学改变有脑组织海绵状变性、出现淀粉样斑块、神经元丢失和星形胶质细胞增生等。蛋白激酶是一类结构相似的蛋白超家族，可以催化蛋白质磷酸化反应，涉及到几乎所有生命活动和病理过程。为了探索蛋白激酶超家族在FFI病程中发挥的作用，本研究拟采用正常脑组织为对照，通过人类全基因组芯片筛选出FFI病人病变最重的脑区组织中表达峰度变化显著的蛋白激酶编码基因，并通过Real-time PCR和Western Blot进行RNA水平和蛋白水平上的验证，挑选蛋白水平上表达有变化的蛋白激酶检测其是否与PrP发生相互作用，然后通过检测其相应底物及信号通路下游蛋白质磷酸化状态及相应靶基因的表达水平变化来揭示细胞信号调节通路网络的改变，对深入揭示朊病毒病的发病机理具有重要意义。

本项目以正常人顶叶和丘脑为对照，进行了3例致死性家族失眠症（FFI）病人两个脑区的microarray检测及生物信息学分析，并通过Real-time PCR对差异表达基因（DEG）进行验证。研究发现丘脑DEG、影响的细胞功能和信号通路远大于顶叶，且大部分基因下调，两个脑区受影响最严重的信号通路都是阿尔茨海默病、帕金森病和氧化磷酸化。通过与德国Kretzschmar研究组合作，研究了散发型克雅病（sCJD）、FFI和AD三种神经退行性疾病的基因表达谱特点，发现其变化显著的信号通路均为MAPK通路、帕金森病以及氧化磷酸化，并依据PCA结果将sCJD分为两型，且该分型与PrP沉积相关。研究还发现三种疾病有41个共同的DEG，为三种疾病的诊断和治疗提供了潜在的靶标。依据基因芯片检测的结果，选择了蛋白激酶PLK家族和PAK家族成员进行了更深入的研究。发现在朊病毒病的动物脑组织中PLK3表达降低，PLK1表达升高，其下游底物Cdc25C, CyclinB1 表达水平也随之变化，在慢性感染及瞬时感染朊病毒的细胞中，这些分子变化趋势与组织中一致。这些细胞周期相关因子的表达失调说明朊病毒病发生过程中细胞周期调节异常，神经元是终末分化细胞，重新进入细胞周期，失调后导致凋亡。研究还发现朊病毒病的动物脑组织中PAK3、PAK1、其上游激活因子Rac/cdc42以及下游底物Raf1表达均降低，但在SMB-S15细胞中这些分子基本不变，显示PAK及其相关信号通路的功能在朊病毒病中受到显著影响，且与神经元丢失密切相关。.上述研究成果在SCI收录的国际期刊上发表论文12篇，其中5篇IF>5。培养博士研究生1名，硕博连读研究生1名，硕士研究生1名。.本项目从发病机理、应用基础、科研论文及研究生培养方面均完成了预期目标，且与德国合作研究的三种神经退行性疾病的基因表达谱特点为计划外研究内容，大大扩展了本项目的研究意义。