MicRNA107调控BACE1mRNA基因与阿尔茨海默病内质网应激病理机制研究

Alzheimer's disease (AD) is a common neurodegenerative disease that etiology is unknown. The BACE1 gene and mitochondrial stress would be correlated to the pathogenesis of AD, but the mutual relation and regulatory mechanism between them is unknown. Subjects are the fetal rat hippocampal neurons and AD patients. Our research will explore micRNA107 control BACE1mRNA gene and internal regulation of endoplasmic reticulum stress in the AD pathological mechanisms. On the one hand, we will induce the ERS to hippocampal neurons by tunicamycin and use qPCR and Western blot to analysis of ERS signaling molecules such as PEAK, eIF2α, GSK-3, IRE1α, ASK1, JNK, Akt and gene expression of BACE1mRNA, BACE1. On the other hand, we will detect the change of PEAK, IRE1α and Caspase signals and want to discover the pathway of BACE1 inducing apoptosis. We will study the interaction of micRNA107 and BACE1mRNA by co-immunoprecipitation experiments, and study the effect and mechanism of how micRNA107 regulate BACE1mRNA. We will observe the expression of apoptotic proteins and the distribution in organelles, and research the molecular pathways of inducing apoptosis by BACE1. Last, we will explore the micRNA107 and BACE1mRNA gene expression and CSF Aβ levels of AD patients. We hope to provide the basis for AD treatment and drug discovery through this research.

阿尔茨海默病（AD）是病因未明的常见神经退行性疾病，与BACE1基因及线粒体应激有关，但相互关系及调控机制未明。本课题以胎鼠海马神经元及AD患者为对象，探讨micRNA107调控BACE1mRNA基因及内质网应激在AD病理机制中的作用。应用衣霉素诱导海马神经元细胞ERS，以qPCR和Western blot检测内质网应激信号分子及基因表达，研究BACE1基因表达对内质网信号途径的影响，检测PEAK、IRE1α及Caspase的变化，观察相关凋亡蛋白表达及在不同细胞器的分布，研究BACE1诱导细胞凋亡的分子途径。通过免疫共沉淀实验研究micRNA107与BACE1mRNA及内质网应激信号分子的相互作用，研究micRNA107对BACE1mRNA表达的影响及调控内质网应激的作用机理。探索AD患者micRNA107与BACE1mRNA基因表达与脑脊液Aβ水平的关系。为AD治疗和新药研发提供依据。

MiRNA能够通过调控BACE1mRNA，来增加Aβ的生成，从而促进阿尔茨海默病（AD）的发生。AD患者尸体的脑组织与健康人相比，miRNA表达有较大的差异。另外，这种表达差异不只是在脑组织中，在AD患者的血浆和脑脊液中miRNA表达与正常人同样有较大的差异，这使得miRNA作为临床诊断的生物标志物成为可能。在这些miRNA中，miR-107直接靶向BACE1mRNA的3’UTR。在AD患者的皮层中已经发现miR-107表达偏低，所以我们关注血浆中miR-107的表达水平，考察其是否可以作为诊断遗忘型轻度认知功能损害（aMCI）患者的生物标志物。.我们招募97例AD患者，116例aMCI患者和81例（NC）。采用实时荧光定量PCR分别检测三个实验组中各样本血浆中miR-107和BACE1 mRNA水平。结果发现aMCI患者与正常人相比，血浆中miR-107显著偏低，运用统计学方法分析，血浆和脑脊液中miR-107的皮尔逊相关系数为0.665（p=0.034），说明血浆中miR-107水平能够反映脑脊液中miR-107的水平。我们临床部分研究结果提示外周血遗传标志物miRNA107表达在aMCI与NC之间存在明显的差异，初步结论得出血浆miRNA107表达具有很高的从NC区别aMCI的能力。但从在PC12细胞株上进一步实施后续机制研究的阶段性结果来看，单一miRNA并不能完成对相关调控机制的解释。我们在细胞水平上模拟不同的脑部微环境，探究脑部微环境对BACE1 和miR-107表达的影响。结果发现轻度内质网应激和炎性环境下，BACE1蛋白的表达有明显的上调，而轻度氧化应激、缺氧和缺糖并不能引起BACE1表达的变化。对于轻度内质网应激和炎性环境下促进BACE1蛋白表达的情况，通过实时荧光定量PCR发现miR-107表达没有改变，并且通过miRNA芯片结果进一步确认轻度内质网应激没有改变mi-107的表达，这提示，在我们的实验体系下，脑部微环境影响BACE1的改变可能并不会是通过影响miR-107的表达而发挥作用。但本课题采用的PC12细胞和原代神经元之间有基因背景差异，这种差异会影响基于基因表达的相关研究。同时，脑部微环境由多种复杂因素组成，并不能完全确定脑部微环境的改变不会通过影响miR-107的表达来影响BACE1的表达，需要后面更复杂的实验体系进一步验证。