癫痫突触机制中KIF17对神经元的修饰作用

The pathogenesis of epilepsy is very complicated. In the previous study, we found obvious upregulated of KIF17 gene in the brain tissues of patients with intractable epilepsy by microarray screening. Further studies revealed that TUBB3, RACK1 and cGKII play important roles in the pathogenesis of epilepsy. However, they were all regulated by KIF17, suggesting that KIF17 is a pivotal protein linked to many pathogenic molecules. MiRNA-124 was detected significantly decreased in the brain tissues of patients with epilepsy by microRNA chip. Bioinformatics analysis and cell model preliminary analysis indicated that lower level of miRNA-124 could lead to higher KIF17 expression. The present project focus on KIF17 based on the previous study. We plan to investigate the role of KIF17 on the epileptic synapse formation and the underlying mechanism using CRISPR-Cas9 gene editing techniques, lentiviral vector expression, immunoprecipitation and patch clamp methods in animal models of epilepsy. We also intend to investigate the effects and regulatory mechanisms of miRNA-124 on KIF17, and LncRNA HOXA11-AS on miRNA-124, KIF17, by dual luciferase reporter assay method in animal and cell models of epilepsy.

癫痫的发病机制十分复杂，课题组在前期研究中采用基因芯片对难治性癫痫患者脑组织筛选发现KIF17表达明显上调。进一步的研究发现TUBB3、RACK1、cGKII等蛋白在癫痫发病机制中具有重要作用（成果已发表），且都受KIF17调控，提示KIF17是联系诸多致病分子的“枢纽”蛋白。课题组采用microRNA芯片筛选出miRNA-124在癫痫患者脑组织中显著下调，生物信息学分析及细胞模型预实验发现其可能导致KIF17高表达。本项目拟在前期研究基础上，以KIF17为核心，采用CRISPR-Cas9基因编辑技术、慢病毒载体过表达、免疫共沉淀、膜片钳等方法在癫痫动物模型中系统研究KIF17在癫痫突触机制中的作用及机制；拟构建癫痫动物及细胞模型，采用双荧光素酶实验等方法探讨miRNA-124对KIF17，以及LncRNA HOXA11-AS对miRNA-124、KIF17的作用及调控机制。

项目背景：.癫痫的发病机制十分复杂，课题组在前期研究中筛选发现KIF17表达明显上调，提示其在癫痫发病机制中具有重要作用，可能是联系诸多致病分子的“枢纽”蛋白。本课题拟进一步深入探讨KIF17在癫痫中的作用，通过慢病毒载体过表达、免疫共沉淀、膜片钳等实验方法在癫痫动物模型中系统研究KIF17在癫痫突触机制中的作用及机制。..主要研究内容：.研究者研究了KIF17在癫痫患者脑组织和癫痫模型鼠中的表达及对NR2B的转运作用，过表达与敲减KIF17对突触传递的影响，miR-124对KIF17表达的负向调控作用，lncＲNA-HOXA11-AS与miR-124的结合作用，苏木化修饰对KIF17的调控作用，与KIF17相关的TMEM25在癫痫发生机制中的作用，以及对癫痫患者血清外泌体进行质谱筛选和验证。..重要结果及关键数据：.研究发现KIF17表达于神经元并在癫痫脑内表达增加且能够促进癫痫发作。KIF17调节海马CA1区神经元兴奋性和促进树突棘生长，KIF17上调海马NMDA受体亚基NR2B的膜表达。明确了miR-124对KIF17表达的负向调控作用。阐明了SUMO1介导的KIF17的SUMO化修饰在癫痫小鼠脑组织中增加，从而增强了KIF17蛋白稳定性。与KIF17相关的TMEM25分子对兴奋性电流具有负向调控。研究发现了F9和TSP-1可以作为新诊断癫痫患者的血清学标记物。..科学意义：.阐明了KIF17在癫痫中的作用和具体机制。KIF17的SUMO化调节可能成为癫痫治疗潜在的新靶点；本研究发现的F9和TSP-1可以作为新诊断癫痫患者的新型血清学标记物。