组蛋白去甲基化酶Jarid1b对视神经损伤修复及再生的调控机制研究

Optic Nerve Injury is a serious complication after head trauma. A considerable part of patients will suffered permanent vision loss even with drug combined with surgery. Thus, it is necessary to explore novel biological therapies to improve the efficiency of the treatment of optic nerve injury. Our preliminary results demonstrated that Jarid1b mRNA and protein expression was significantly decreased upon optic nerve injury in rat, and nerve regeneration inhibitor (PTEN) was up-regulated. Moreover, knockdown of Jarid1b in RGC-5 cells led to upregulation of PTEN expression, but inhibited AKT phosphorylation. Overexpression or knockdown of Jarid1b can enhance or inhibit the proliferation of RGC-5 cells. Taken together, our results raise the hypothesis that Jarid1b declined in optic nerve injury inhibiting the optic nerve regeneration by upregulating PTEN expression. In this study, we will use Western Blot, qRT-PCR, IF and ChIP methods to investigate the Jarid1b effect on retinal ganglion cell and optic nerve regeneration at cell and animal levels and to examine the molecular mechanism of Jarid1b in control of PTEN-AKT-GSK3β pathway. In addition, we plan to explore the important target genes of Jarid1b by ChIP-seq and protein interactome to construct the Jarid1b regulation network. Our findings will reveal a novel function of Jarid1b in control of optic nerve regeneration and may provide a perspective to develop novel therapeutic interventions for Optic Nerve Injury.

外伤性视神经损伤是颅脑外伤严重的并发症，药物联合手术治疗后仍有相当一部分患者遗留永久性视力损害，因此有必要探索新的生物治疗手段来提高治疗该病的有效率。我们前期研究观察到视神经损伤时Jarid1b蛋白和mRNA的表达显著下降，并且神经再生抑制分子PTEN表达上调。在RGC-5细胞中敲减Jarid1b导致PTEN表达上调，同时抑制其下游AKT磷酸化的水平。Jarid1b过表达或敲减可以增强或抑制RGC-5细胞的增殖活力。我们提出假说：视神经损伤时Jarid1b下降导致PTEN上调，可能抑制视神经的再生。本课题拟从细胞及动物水平研究Jarid1b对视网膜神经节细胞及视神经修复再生的调控作用，阐明Jarid1b通过PTEN-AKT-GSK3β信号通路影响视神经功能的分子机制，筛选Jarid1b靶分子，构建Jarid1b调控网络，以期为视神经损伤的治疗提供新的靶点和手段。

外伤性视神经损伤（Optic Nerve Injuries）系由外伤导致的视神经传导受阻，从而引起视力下降或消失。绝大多数情况下视力障碍发展迅速而严重，约有50%的患者遗留永久性视力损害。目前大剂量激素药物联合早期视神经减压手术治疗是比较公认的治疗方法，但治疗后仍有相当一部分患者遗留永久性视力损害，其治疗有效率仍然不理想。因此有必要探索新的生物治疗手段来提高治疗该病的有效率。. 我们研究结果表明通过检测大鼠视网膜视神经节细胞（RGCs）中Jarid1b的mRNA表达和蛋白表达，发现Jarid1b及相关分子表达量在RGCs生长发育过程中存在动态变化，提示Jarid1b 在RGCs发育中发挥着重要作用。. 我们研究结果发现在成功建立S-D大鼠视神经损伤模型基础上，检测到视神经损伤后RGCs中Jarid1b mRNA表达水平降低。损伤组视神经轴突不同时间点Jarid1b的表达均低于正常对照组，而H3K4me3的表达高于正常对照组。后选用Cumate-pLenti-Jarib1b-SV40-GFP慢病毒质粒，使体外培养的 RGCs过表达 Jarid1b，同一时间点观察实验组镜下存活细胞较对照组多，且形态更稳定，上述结果提示在视神经损伤中，H3K4me3的表达变化与Jarid1b的表达变化相关且Jarid1b的低表达状态可能是抑制RGCs 轴突再生的机制之一。我们进一步对2例野生型RGC和2例Jarid1b敲降的细胞进行染色质开放性可及性预测（ATAC-Seq）。测序结果显示野生型和敲降组reads主要成功比对到基因组中基因的promoter区域，提示Jarid1b可能参与调控RGCs中enhancer-promoter之间的作用。基于以上ATAC-seq测序数据，我们进一步分析野生型和敲降组之间显著变化的染色质可及性区域。结果提示Jarid1b参与调控RGC的细胞周期和细胞分裂等生物学过程，且MORC4基因可能是受Jarid1b调控且与RGC发育相关的重要基因。另外，我们对公共数据库数据进行分析后显示MORC4基因在视网膜组织中有表达且蛋白-蛋白互作分析（PPI）显示MORC4与RYBP、PCGF1和YAF2等蛋白有相互作用，这为深入探究以上分子和调控网络与RGC发育提供了线索。