Porf-2介导PirB的跨膜信号转导在创伤性颅脑损伤后轴突再生中的作用及机制研究

Failure of axonal regeneration after traumatic brain injury (TBI) affects the quality of the patients’ life seriously. The PirB-mediated inhibitory signal has become a hot research area of axonal regeneration in recent years. Nevertheless, it remains unclear how the transmembrane protein PirB senses and transduces its signal to the downstream cytoskeletons, which leads to the axonal regeneration inhibition. Recently, we found that preoptic regulatory factor-2 (Porf-2) inhibited the axonal growth and was upregulated after TBI. Further study revealed that PirB can bind with Porf-2, and that they had positive correlation post-TBI. Therefore, we proposed that the up-regulated PirB can recruit Porf-2 protein, which in turn inhibited the downstream Rac1/F-actin signal by its GAP domain and resulted in the axonal regeneration inhibition. Our team plans to employ plasmids construction, co-immunoprecipitation and other molecular biology techniques, combined with TBI model, AAV injection, Morris water maze, to confirm the above hypothesis. This research can provide a new target for axonal regeneration and the theoretical basis for clinical treatment of TBI.

创伤性颅脑损伤（traumatic brain injury，TBI）后轴突再生困难，严重影响患者的生活质量。近年来，PirB依赖的轴突再生抑制信号成为中枢神经系统再生修复的研究热点，然而作为跨膜受体的PirB如何将其信号传递至下游骨架蛋白，从而影响轴突再生尚不清楚。最近我们发现视前区调控因子-2（Porf-2）对轴突生长具有抑制作用，且在TBI后表达上调。我们进一步发现PirB与Porf-2存在直接相互作用，且两者的表达在TBI后呈正相关性。我们推测TBI后上调的PirB通过其胞内段招募Porf-2蛋白，受到募集的Porf-2通过GAP功能域失活下游Rac1/F-actin通路，从而抑制轴突的再生。本项目拟采用质粒构建、免疫共沉淀等分子生物学技术，结合TBI动物模型、AAV病毒注射、水迷宫行为学检测等手段对该假说进行深入探索，其成果可以为TBI后轴突再生研究提供新的标靶和理论依据。

发生创伤性颅脑损伤（Traumatic brain injury, TBI）后中枢神经系统（central nervous system, CNS）内受损轴突的再生存在困难，导致TBI后幸存者常存在不同程度的神经系统功能障碍。配对免疫球蛋白样受体B（Paired immunoglobulin-like receptor B, PirB）介导的轴突再生抑制信号是中枢神经系统再生修复领域中的研究靶点之一。然而，作为跨膜受体的PirB如何将其信号传递至下游骨架蛋白从而影响轴突再生尚不完全明确。视前区调控因子2（Preoptic regulatory factor-2, Porf-2）是新发现的重要生长调控因子，具有介导上游信号转导，调控神经元树突形成及轴突导向的作用。我们发现Porf-2、PirB在TBI后具有相互作用。基于此，我们开展了Porf-2/PirB在TBI损伤后轴突再生的研究。主要内容：1、TBI后海马组织中PirB及Porf-2的表达及相关性；2、PirB对神经元轴突生长的影响及机制；3、Porf-2对神经元轴突生长的影响及机制；4、PirB与Porf-2之间的相互作用以及结构域基础；5、Porf-2在PirB介导的跨膜信号转导中的关键作用；6、体内靶向干预Porf-2、PirB对TBI后小鼠轴突再生及行为学影响。主要研究结论有：1、TBI后海马组织中PirB与Porf-2的表达均显著上调，且两者的表达水平呈强正相关性。2、PirB可抑制神经元轴突的生长及生长锥的延伸，而敲低PirB可促进轴突生长及生长锥的延伸。3、Porf-2过表达可抑制神经元轴突的生长，而敲低Porf-2可促进神经元轴突的生长。4、PirB与Porf-2之间存在直接相互作用，PirB通过其胞内ITIM结构域与Porf-2的GAP结构域相结合。5、敲低Porf-2可以逆转PirB对神经元轴突及生长锥的抑制作用。6、海马注射AAV-ShPirB或AAV-ShPorf-2可上调轴突再生标记物GAP43的表达、改善TBI小鼠的空间学习记忆能力。通过体内外研究证实了Porf-2具有介导PirB跨膜信号转导的作用，从而介导轴突的再生抑制。而靶向PirB/Porf-2可促进TBI后的轴突再生、改善TBI后小鼠的学习记忆能力，这一研究为探索TBI后轴突再生提供理论依据。