LncRNA BACE1-AS通过ceRNA机制序贯调控Aβ生成及聚集过程及其在AD发生发展中的意义

The hallmark of Alzheimer's disease (AD) is amyloid plaques which results from 2 critical processes: 1st, the over production Aβ; 2nd, accumulation of Aβ. However, the collaborative regulation and key mechanism of these two processes is not clear. Investigation of factors and mechanisms that regulate Aβ production and accumulation are very important for understanding and curing AD. Our preliminary experimental results suggest that: BACE1-AS (one lncRNA) might not only increase Aβ production, but also promote Aβ aggregation. Further results suggest that BACE1-AS might impact these two sequential biological processes by regulating BACE1 and SERF1a through Competing Endogenous RNA (ceRNA) mechanisms. The project intends to study the role and the ceRNA mechanism of BACE1-AS in AD cell model and mice model using technologies of CRISPR-Cas9 and Degradation Induced Fluorescence Test and so on. The project eventually aims to extend the ceRNA mechanism and provide new perspective and targets for studying AD.

淀粉样蛋白β（Aβ）生成并聚集形成淀粉样斑块是阿尔茨海默氏病（AD）的两个关键环节。然而这两个环节的协同调控机制及关键因素尚不清楚。研究调控Aβ生成和聚集的因子及机制，对认识并防治AD有重要意义。本项目预实验结果提示长链非编码RNA BACE1-AS既增加Aβ生成，又能促进Aβ聚集，在AD中发挥重要作用。预实验结果还提示BACE1-AS调控这两个序贯环节可能是通过内源性竞争性RNA(ceRNA)机制吸附不同的miRNA，分别调控BACE1和SERF1a实现。本项目拟利用CRISPR-Cas9技术进行BACE1-AS序列敲除或特定位点编辑,在AD细胞模型及小鼠模型中研究BACE1-AS在AD中的作用及关键位点,并通过RIP、RNA半衰期分析及自行设计的“降解诱发荧光实验”等技术系统地验证BACE1-AS诱导的miRNA降解作用及其对靶基因的调控机制，从而为AD研究提供新的参考靶点。

淀粉样蛋白β（Aβ）的过度生成并聚集形成淀粉样斑块是阿尔茨海默氏病（AD）主要病理标志，也是发病机制中的关键环节。Aβ由淀粉样前体蛋白（APP）被β-分泌酶（BACE1）和γ-分泌酶切割产生。而且目前已知BACE1在AD患者脑组织中表达水平提高，因此，明确BACE1的调控因子及机制有一定价值。另一方面，Aβ聚集同样在AD的发病过程中起重要作用，淀粉样斑块作为AD的病理标志，其结构基础就是Aβ的聚集，但目前对于Aβ聚集的研究还比较有限，虽然目前发现了一个极为重要的促进Aβ聚集的因子---- SERF1a，然而，SERF1a的调控因子及机制也不清楚。一条长链非编码RNA（lncRNA），BACE1-AS，被报道在AD患者脑组织中表达增加且可以促进BACE1的表达。然而其在Aβ的过度生成的作用机制，以及是否在Abeta的聚集过程中起作用并不清楚。. 本项目通过系统实验，发现BACE1-AS可以促进细胞内Aβ的聚集BACE1-AS促进细胞内的Aβ聚集并增加细胞毒性。且这种促进Aβ聚集的作用是通过上调SERF1a来实现的。我们还发现BACE1-AS在转录后水平上调BACE1和SERF1a，其机制是通过发挥竞争性内源RNA的作用，分别与BACE1以及SERF1a竞争性的结合靶向BACE1和SERF1a的miRNA，从而保护BACE1和SERF1a。我们还通过体内实验，在APP/PS1转基因小鼠中发现过表达BACE1-AS后，SERF1a和BACE1表达上升，相应miRNA表达下降，Aβ的聚集增加。且通过分析AD患者脑组织中相关基因的表达水平进一步证实BACE1-AS在AD中的作用，最后我们还分析了正常对照和AD患者血清样本外泌体中相关分子的表达，结果发现， AD患者血清外泌体中BACE1-AS和SERF1a的RNA水平升高，而相关的miRNAs减少，对AD的诊断具有潜在价值。我们的结果提出BACE1-AS可以作为内源性竞争RNA吸附miRNA，调控BACE1和SERF1a，使三者到达稳定的动态平衡，该调控过程的紊乱会造成Aβ的聚集增多，促进AD相关的病理过程的发生发展。