突变亨廷顿蛋白对葡萄糖代谢的影响及其机制

亨廷顿病(Huntington’s disease,HD)是一种常染色体显性遗传性的神经退行性疾病,主要累及中老年人群。HD患者除了表现出运动失调、认知异常、体重减轻外,还有明显的葡萄糖糖代谢异常,甚至发生糖尿病。本文综述了HD葡萄糖代谢紊乱及其机制的研究现状。突变的亨廷顿蛋白(huntingtin,Htt)在神经元和外周组织如胰岛内广泛表达,并对细胞造成毒性损伤。突变Htt诱发葡萄糖代谢异常和糖尿病的机制尚不明确。以往的研究已经证实突变Htt可能通过多个机制损伤胰岛β细胞功能:胰岛素分泌小泡数减少,胰岛素基因表达降低,胰岛素分泌的抑制和线粒体功能损伤所致的系统能量稳态失衡。其中线粒体损伤和能量代谢异常是多种神经退行性疾病和II型糖尿病共有的发病机制。     

亨廷顿舞蹈症发病机制的研究进展

亨廷顿舞蹈症是一种常染色体显性的神经退行性遗传病,由it-15基因外显子1发生CAG三核苷酸重复突变,引发其编码的亨廷顿蛋白多聚谷氨酰胺序列延长所致。突变亨廷顿蛋白导致大脑特定区域产生神经退行性病变的机制尚不明确。简要综述了亨廷顿舞蹈症发病机制的多种学说。     

亨廷顿舞蹈症中Hsp60丢失诱发线粒体功能障碍(英)

亨廷顿舞蹈症(Huntington's disease,HD)是一种典型的神经退行性疾病,其中纹状体神经元的线粒体障碍是导致其神经退行的重要原因.前期研究表明亨廷顿蛋白突变体(mutant huntingtin,mtHtt)抑制线粒体未折叠蛋白反应(mitochondrial unfolded protein resp...     

亨廷顿氏病的神经兴奋和线粒体毒性发病机理与动物模型

亨廷顿氏病(Huntington's disease,HD)作为一种显性遗传性神经退行疾病,表现为运动、智力、心理功能障碍.目前尚无有效的治疗或预防措施;针对各种HD症状的药物和控制措施效果不理想.1993年确认HD发病是由于HD基因(HTT)中CAG序列重复扩增超过36次或以上,翻译为突变的多聚谷氨酰胺,引起兴奋性神...     

三硝基丙酸动物模型和亨廷顿氏病

亨廷顿氏病（Huntington’s disease,HD）是一类神经系统退行性疾病,主要病理改变累及基底节神经元以及纹状体的固有神经元,患者主要临床特征为进行性恶化的运动、认知及精神障碍三联征。3-硝基丙酸（3-NP）是线粒体毒性药物,主要作用于氧化呼吸链并抑制机体的三羧酸循环。本文将就HD的发病机制及病理学特征以及3-NP介导的动物模型的优缺点做一综述。     

线粒体未折叠蛋白反应分子机制的研究进展

线粒体未折叠蛋白反应(UPR~(mt))作为新发现的细胞内应激机制,直接影响老化、神经退行性疾病、癌症等疾病的发生发展.UPR~(mt)是线粒体为了维持其内部蛋白质的平衡,启动由核DNA编码的线粒体热休克蛋白和蛋白酶等基因群转录活化程序的应激反应.深入探究UPR~(mt)的作用机制对阐明老化和线粒体相关疾病的发病机理具有指导意义.本文主要阐述了线粒体未折叠蛋白反应的诱导因素、线虫和哺乳动物细胞中最新的未折叠蛋白应激反应的信号传导通路、调控因子、具体作用机制以及线粒体未折叠蛋白反应与衰老、免疫等疾病的联系,旨在为这些疾病提供新的理论基础和治疗靶点.     

亨廷顿病的基因诊断

为了简单高效检测HD基因开放阅读框5’端(CAG)ｎ三核苷酸重复序列,建立快速准确的亨廷顿病(Huntington disease, HD)基因诊断方法,应用TaKaRa LA Taq DNA聚合酶配合GC buffer扩增HD基因包含(CAG)ｎ重复序列的目的片段,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测后回收(CAG)ｎ拷贝数异常增多的目的片段,再次PCR扩增后将产物连接至T载体,进行DNA测序确定CAG的拷贝数。应用该方法对一个HD家系的3名成员以及20名正常人进行基因诊断,结果显示该HD家系3名成员的一条染色体上的(CAG)ｎ拷贝数在正常范围内,而另一条染色体上的(CAG)ｎ拷贝数异常增多,分别为39、40、41,而20例正常人(CAG)ｎ拷贝数均在正常范围内,正常和HD等位基因之间的(CAG)ｎ拷贝数不相重叠。因此,应用该方法可以对HD进行准确的基因诊断,结果同时也证明HD基因的动态突变是导致中国人亨廷顿病的遗传基础。     

Nrf2-ARE信号通路在神经退行性疾病中的作用研究进展

神经退行性疾病(Neurodegenerative disease)是一类以神经元退行性病变为基础的慢性、进行性、不可逆的神经系统疾病的总称,主要包括阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)、帕金森病(Parkinson's disease,PD)、亨廷顿舞蹈病(Huntington disease,HD)、肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)、脊髓肌萎缩症(spinal muscular atrophy,SMA)、不同类型脊髓小脑共济失调(spinal cerebella ataxias,SCA)等。其病因和发病机制十分复杂,其中,氧化应激学说近年来受到了人们的广泛关注和普遍认可。而研究表明,Nrf2-ARE信号通路是体内抗氧化应答机制中最重要的通路之一,其能对氧化应激导致的神经细胞损伤产生保护作用,即阻止神经细胞的病变和凋亡,进而延缓神经退行性疾病的发生发展,因而有望成为神经退行性疾病的有效治疗靶标。本文就Nrf2-ARE信号通路结构特点及Nrf2-ARE信号通路在神经退行性疾病中的作用研究进展作一综述。     

喹啉酸所致亨廷顿病动物模型

亨廷顿病(Huntington’s disease,HD)是以不自主舞蹈样动作、进行性认知障碍,痴呆为特征的一种常见染色体显性遗传病。兴奋性毒性作用是目前公认的HD发病机制之一,其中喹啉酸(quinolinic acid,QA)作为神经兴奋性毒素,可以损伤相应神经元,导致大脑功能障碍,从而可有效模拟HD的相关改变。本文将就QA动物模型在模拟HD时的优缺点和目前QA在药物研究、疾病治疗等不同方面的应用进行综述。     

基于诱导性多潜能干细胞的亨廷顿舞蹈病发病机制研究

目的:基于诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSC)多潜能性的特点将亨廷顿舞蹈病(Huntington disease,HD)患者和正常人特异性i PSC定向诱导分化成运动神经元,并在运动神经元的基础上探讨HD的发病机制。方法:将HD患者和正常人的i PS细胞在特定的生长因子和神经因子的作用下定向诱导分化成运动神经元。然后用免疫荧光染色检测运动神经元特异性标记物HB9和ISL1的表达。以DCFH-DA和JC-1为荧光探针,利用流式分析法分别对正常人和HD患者运动神经元细胞活性氧和线粒体膜电位进行检测。结果:经过25天诱导分化成功得到HD患者和正常人的运动神经元,并且免疫荧光染色显示,βIII-微管蛋白阳性的神经细胞同时表达运动神经元特异性的标志物HB9和ISL1。此外,经实验统计发现HD患者运动神经元细胞内代表活性氧水平的荧光强度(4704.33±390.50)较正常组(2840.33±166.20)有明显增强(P=0.002),而且代表线粒体膜电位红绿荧光强度比(2.74±0.13)较正常组(3.97±0.29)相比有明显降低(P=0.03)。结论:HD患者特异性i PSC能够诱导分化成运动神经元,为实验提供研究模型。HD的发病与运动神经元细胞线粒体功能障碍有关。     

DNA双链断裂修复与重症联合免疫缺陷

DNA双链断裂(double-strand breaks, DSBs)是细胞DNA损伤的主要类型,它的修复通过同源重组(HR)和非同源末端连接(NHEJ)两种机制实现.NHEJ是人和哺乳动物细胞DSBs修复的重要通路,主要由DNA依赖性蛋白激酶(DNA-PK)、X射线修复交叉互补蛋白4(XRCC4)、DNA连接酶Ⅳ、Artemis、XLF/Cernunnos和其它DNA损伤修复辅助因子组成.本文重点介绍了NHEJ机制主要成分的特性及其功能,以及这些组分的基因发生突变或缺失所引起的DSBs修复缺陷与辐射敏感性重症联合免疫缺陷(radiosensitive severe combined immunodeficiencies, RS-SCIDs).     

ATM介导的蛋白磷酸化与DNA损伤的信号转导机制

细胞周期检定点激酶ATM蛋白属于磷酸肌醇3激酶（PI－3K）家族成员,也是哺乳动物细胞BASC高分子蛋白复合物的组成之一。ATM调整由于DNA损伤引发的DNA修复和凋亡通路,该通路主要表现为DNA损伤激活ATM激酶,ATM激酶磷酸化其下游的相应蛋白,使细胞在细胞周期关卡处停滞分裂,主要是G1－S期和G2－M期的阻滞,使损伤的DNA得以修复,当修复失败时,细胞进入凋亡进程。ATM磷酸化的蛋白质很多,如p53,cdc25A,cdc25C等,这些蛋白质对细胞周期关卡调控都非常重要,因此也就证明了ATM在细胞周期调控中的重要作用。     

泛素E3连接酶接头蛋白SPOP和MDM2在DNA损伤修复中的作用

DNA损伤修复是维持细胞基因组稳定性和完整性的基础,越来越多的研究发现,E3泛素连接酶在DNA损伤修复中起着重要的作用.该文将介绍DNA损伤修复的机制、DNA损伤修复与疾病的关系、及E3泛素连接酶接头蛋白MDM2和SPOP在DNA损伤修复中的作用.重点围绕DNA损伤修复的两条通路:E3泛素连接酶接头蛋白SPOP与ATM...     

沃勒氏退行性病变的分子机制

沃勒氏退行性病变是许多神经退行性疾病的重要病理过程之一。不同损伤条件引发的神经元轴突结构瓦解是沃勒氏退行性病变的典型特征。对于沃勒氏退行性病变缓慢型(Wallerian degeneration slow,Wld~S)突变小鼠及其相关Wld~S突变蛋白的研究提示,沃勒氏退行性病变受到轴突内特有信号通路的调控。领域内的研究工作一直致力于阐明沃勒氏退行性病变的分子机制,并在过去几年中揭示了Sarm1-MAPK信号通路在沃勒氏退行性病变中的核心作用。Sarm1-MAPK信号通路在轴突损伤后改变能量代谢平衡,导致钙激活中性蛋白酶的活化,最终引起受损轴突结构的物理性瓦解。深入研究沃勒氏退行性病变分子机制对预防和治疗神经退行性疾病有着至关重要的意义。     

人类多种疾病中mtDNA拷贝数的变化

线粒体是细胞能量和自由基代谢中心,在细胞生命活动中发挥着重要作用,而mt DNA拷贝数是决定线粒体功能的重要因素。由于mt DNA缺乏组蛋白的保护和损伤修复系统,又暴露在氧化磷酸化产生的高氧环境中,易受损引起拷贝数变化,从而影响线粒体的功能。大量研究表明,多种疾病的发生发展与mt DNA拷贝数变化密切相关。该文综述了癌症、神经退行性疾病、心脑血管疾病、精神疾病等各种疾病中mt DNA拷贝数的变化情况,以期从中发现疾病相关mt DNA拷贝数的变化规律和调控机制。     

线粒体自噬的研究进展

由于线粒体在生物氧化和能量转换过程中会产生活性氧,线粒体DNA又比核DNA更容易发生突变,因此线粒体是一种比较容易受到损伤的细胞器.及时清除细胞内受损的线粒体对细胞维持正常的状态具有重要的作用.细胞主要通过自噬来清除损伤线粒体,维持细胞稳态.越来越多的研究表明,线粒体自噬是一种特异性的过程,线粒体通透性孔道通透性的改变在这个过程中起着重要的作用.线粒体自噬在维持细胞内线粒体的正常功能和基因组稳定性上起着重要作用,但是线粒体发生自噬的信号通路及其调控机制还有待进一步深入研究.     

亨廷顿舞蹈病致病蛋白氨基端出核序列的研究及其对聚集体的影响

亨廷顿舞蹈病是一种常染色体显性遗传的神经变性疾病.其致病基因为IT15,其编码的蛋白为亨廷顿蛋白.IT15基因1号外显子含有多态性三核苷酸（胞嘧啶-腺嘌呤-鸟嘌呤（CAG））重复序列,当CAG重复拷贝数大于37时引起发病.亨廷顿蛋白羧基端存在一个明确的、经典的出核信号,而新近的报道指出该蛋白的氨基端也存在一个胞浆定位相关功能域.通过对亨廷顿蛋白氨基端的部分氨基酸缺失和点突变等方式来研究该功能域,继而用免疫荧光和Western等技术观察该蛋白表达、聚集物形成和细胞内定位.结果发现,4～17个氨基酸是亨廷顿蛋白胞浆定位所必需的.L4R和L7R（由疏水氨基酸变为亲水氨基酸）的突变方式会导致1～17个氨基酸胞浆定位功能的缺失,而L4M和M8L（均为疏水氨基酸）的突变方式并未影响1～17个氨基酸的胞浆定位功能,说明其胞浆定位功能的维系依赖于该段序列的空间结构.前3个氨基酸的缺失并未影响前17个氨基酸与线粒体的共定位.同时观察到,该胞浆定位序列的功能缺失将导致异常增多的CAG重复所致的聚集物总量减少、定位于核内的比例增高,表明亨廷顿蛋白在细胞内的分布一定程度上也影响了聚集物的形成过程.这些结果对进一步研究聚集物的分子机制有一定的启示作用.     

人线粒体tRNALeu(UUR)基因氧化损伤与修复研究

人mtDNA比核DNA更易受到自由基的氧化损伤,这些损伤可以被线粒体内的DNA修复机制所修复,损伤与修复是决定突变是否产生的两个重要因素.为了确定氧化损伤与损伤后修复对mtDNA突变的具体影响,采用四氧嘧啶处理LO2细胞,这种试剂进入细胞后,经氧化还原反应生成的自由基与线粒体自身代谢产生的自由基类似,然后观察自由基对细胞mtDNA的氧化损伤与损伤后DNA修复的动力学变化.由于线粒体的正常功能为修复机制所必需,采用MTT细胞活力实验检测不同浓度四氧嘧啶处理下线粒体酶活力,发现9 mmol/L四氧嘧啶培养细胞1h后,线粒体琥珀酸脱氢酶功能在撤去药物后0,2,8和24 h时间点均无明显变化.提取各组细胞的mtDNA,用EndoⅢ和Fgp两种酶切除受氧化损伤的核苷酸,然后用碱性琼脂糖凝胶电泳分离大小不等的mtDNA,进行DNA印迹实验,地高辛-抗体-碱性磷酸酶系统显色,检测完整与断裂的mtDNA量,利用Poisson公式(s=-lnP0/P,P0为未断裂链光密度值,P为所有链光密度值总和)计算一个mtDNA分子的平均损伤频率,结果显示,9 mmol/L四氧嘧啶处理细胞1 h,链平均损伤频率由对照的0.11个/分子增加至5.60个/分子,明显增加了mtDNA上核苷酸的氧化损伤,除去药物后8 h,绝大部分损伤可被修复,损伤频率减至0.40个/分子,除去药物后24h核苷酸的氧化损伤恢复至正常水平.采用接头介导PCR(LM-PCR)检测MTTL1基因区域内单个核苷酸的损伤与修复动力学.这种方法可以检测各组mtDNA上MTTL1基因75 bp区域内单个核苷酸损伤的部位及频率.结果显示,人MTTL1基因存在20个易受氧化损伤的核苷酸热点,经与相应区域内文献报道的16个突变热点比较,有12个热点部位重合,而修复未显示热点部位或区域.结果提示,自由基对核苷酸的选择性氧化损伤是决定mtDNA点突变发生及发生部位的主要原因.     

GADD45α参与维持基因组稳定性并发挥肿瘤抑制效应的多样性分子机制

哺乳动物细胞在遭受应激损伤因素刺激时会启动一系列信号传导通路,从而引发细胞周期阻滞、DNA修复或细胞凋亡等效应,这些机制的异常与肿瘤的发生发展密切相关。GADD45α作为生长阻滞及DNA损伤诱导基因编码家族的一员,参与维持基因组稳定性、调控细胞周期行进、DNA损伤修复、细胞衰老及细胞凋亡等多种生物学过程,在肿瘤发生发展和肿瘤抑制反应中具有重要作用。我们简要综述了GADD45α参与维持基因组稳定性并发挥肿瘤抑制效应的分子机制。     

线粒体相关内质网膜在神经退行性疾病中的研究进展

线粒体相关内质网膜(mitochondria-associated endoplasmic reticulum membrane,MAM)是线粒体外膜和内质网膜之间紧密接触的特殊区域,参与调节Ca~(2+)稳态、脂质合成与转移、线粒体分裂和融合、内质网应激、自噬体形成、细胞凋亡以及炎性小体的形成等过程。近年来,越来越多的研究发现,MAM结构和功能异常与神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩性侧索硬化症和亨廷顿舞蹈症的发病机制密切相关。该文将对MAM的结构组成和功能,以及其在神经退行性疾病中的作用进行综述,为探索神经退行性疾病的药物治疗靶点提供理论依据。