Frizzled受体5介导Wnt信号在OPC迁移中的作用和调控机制研究

The migration of oligodendrocyte precursor cells (OPCs) is a crucial step of myelination and remyelination. Recently our study provided new insight into the understanding of OPC migration by demonstrating that OPCs move along vasculatures via the control of Wnt pathway. However, the mechanisms of OPC receiving Wnt signaling during their migration are still elusive. By using RNA-Seq screening, we analyzed Frizzled receptors in migrating and resting OPCs and found Frizzled receptor 5 (FZD5) was highly expressed in migrating OPCs, suggesting FZD5 may play an important role in the migration OPCs. RNF43/ZNRF3, two E3 ubiquitin ligases in the downstream of Wnt pathway, had been reported to regulate Wnt activation state by internalizing Frizzled receptors (including FZD5). Hence, we hypothesize that FZD5 mediates the Wnt signaling in OPC migration, and its expression pattern is regulated by Wnt pathway downstream factors RNF43/ZNRF3 in a feedback loop. To prove this hypothesis, we propose to examine: 1. the correlation of FZD5 expression and Wnt activation during OPC migration; 2. the functional required FZD5 in OPC migration; 3. the possible mechanism of RNF43/ZNRF3 feedback regulate FZD5--Wnt pathway. The completion of this proposal will demonstrate the new target for myelin repair therapy.

少突胶质前体细胞（OPC）迁移是髓鞘发育和再生的关键环节，我们研究显示OPC在迁移中依赖于Wnt通路的适度激活，但OPC中Wnt如何被激活，其受体及调控机制尚不清楚。我们筛查了OPC迁移期和非迁移期差异表达的FZD受体，发现FZD受体5（FZD5）高表达，提示FZD5可能参与调控OPC迁移。且文献报道Wnt下游RNF43/ZNRF3可促进FZD受体（包括FZD5）内化，调控Wnt激活状态。我们推测：OPC迁移中Wnt信号由FZD5介导，而FZD5的表达受RNF43/ZNRF3的反馈调节。为此，本研究拟利用条件敲除小鼠、Live-imaging等技术：1、明确FZD5在OPC迁移时的表达模式及与Wnt激活的关系；2、证明OPC的迁移依赖于FZD5介导的Wnt信号；3、探讨RNF43/ZNRF3对 FZD5--Wnt通路的反馈调节。我们的研究结果将有望发现促进OPC迁移和髓鞘再生的新靶标。

少突胶质前体细胞（OPC）迁移是中枢神经系统髓鞘发育和再生的关键环节之一，我们最新的研究发现沿血管迁移的OPC受Wnt信号的调节，但OPC如何接收Wnt信号，其受体和机制都不清楚。Frizzled受体5（FZD5）在多种类型细胞的迁移中发挥了调控作用，我们的预实验工作也发现迁移中的OPC高表达FZD5，且在结肠癌的研究中FZD5的表达状态受Wnt下游分子RNF43/ZNRF3的影响。综合分析，我们提出假设：OPC迁移依赖于FZD5介导的Wnt信号，而FZD5的表达状态受Wnt通路下游E3泛素连接酶RNF43/ZNRF3分子的调控。经过研究，本项目阐明了FZD1而非FZD5是OPC接收Wnt信号的主要受体；揭示了OPC在疾病再生状态下的Wnt信号通路调控机制以及可能的用药靶点，为髓鞘再生障碍的原因和治疗途径提供新的线索。..本项目研究发现以下重要结果：.1..率先揭示了脱髓鞘疾病状态下，OPC的异常迁移在破坏血-脑屏障、参与病程发展中的作用机制，为促进髓鞘再生提供了新的思路和治疗靶点。.2..揭示了环指蛋白RNF43特异性调控髓鞘损伤后OPC的Wnt信号通路激活程度及再生，为认识OPC的Wnt异常和治疗相关疾病提供了新的理论基础及实验靶点。.3..发现并阐明了增殖异常OPC，通过Wnt通路影响星形胶质细胞发育，诱发抑郁症发生的病理机制，为认识OPC-胶质细胞互作调控关系提供了实验证据。.4..此外，还发现了OPC发育过程中，细胞突起生长的调控机制和可能用于疾病治疗的潜在药物。..本项目的研究结果以5篇论文形式发表于国际重要学术期刊上，其中3篇的影响因子大于10 （Nature Neuroscience, IF 21.126; Neuron, IF 17.173; Advanced science, IF 16.806），4篇为第一标注，1篇为第二标注。同时，参加国内外学术会议及报告3次。联合培养研究生3名，博士毕业2名，在读1名。我们的研究结果将有助于揭示OPC再生的调控机制，为今后髓鞘再生药物的开发提供新的靶点和实验基础。