吉?jiǎng)P助力！IF10| 山東省立醫(yī)院研究團(tuán)隊(duì)揭示miRNA在阿爾茲海默病中的功能和作用機(jī)制

吉?jiǎng)P基因

2022.10.31

已有研究表明，阿爾茲海默病(AD)患者的腦組織或血清中存在許多下調(diào)的miRNA，它們可能參與了老年斑和神經(jīng)纖維纏結(jié)的形成。miRNA-22-3p即為其中之一，但其分子機(jī)制尚未被充分研究。

山東省立醫(yī)院的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)miRNA-22-3p在AD中的功能和作用機(jī)制進(jìn)行了探索。研究成果以“MicroRNA-22-3p ameliorates Alzheimer’s disease by targeting SOX9 through the NF-κB signaling pathway in the hippocampus”為題，發(fā)表在Journal of Neuroinflammation（IF：9.587 ）上。

研究思路

研究結(jié)果

1. miRNA-22-3p在AD中的表達(dá)情況及疾病相關(guān)性

研究者對(duì)GEO數(shù)據(jù)庫中AD的miRNA表達(dá)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢索分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)miRNA-22-3p在AD患者的腦組織和血液中均下調(diào)。研究者進(jìn)一步利用DIANA-mitED數(shù)據(jù)庫分析了miRNA-22-3p在其他組織或體液中的表達(dá)情況。此外，miRNA與疾病的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)miRNA-22-3p與副神經(jīng)節(jié)瘤、混合膠質(zhì)瘤、星形細(xì)胞瘤、帕金森、自閉癥、海馬硬化和亨廷頓病等多種疾病相關(guān)。

2.In Vitro實(shí)驗(yàn)：miRNA-22-3p可降低Aβ（β淀粉樣蛋白）誘導(dǎo)的神經(jīng)元細(xì)胞凋亡

鑒于miRNA-22-3p在AD中下調(diào)，研究者先用Aβ（β淀粉樣蛋白）處理小鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞系HT22構(gòu)建AD細(xì)胞模型。Aβ處理后，HT22細(xì)胞發(fā)生顯著凋亡。緊接著，研究者在細(xì)胞中加入miRNA-22-3p的類似物（agomir）實(shí)現(xiàn)過表達(dá)并檢測(cè)對(duì)細(xì)胞凋亡的影響。結(jié)果表明，過表達(dá)miRNA-22-3p抑制AD細(xì)胞凋亡（凋亡蛋白Bax下調(diào)，抗凋亡蛋白Bcl-2上調(diào)）。

3. In Vivo實(shí)驗(yàn)：miRNA-22-3p可改善AD小鼠的認(rèn)知功能和降低Aβ沉積

隨后，研究者在AD小鼠模型中檢測(cè)了miRNA-22-3p的作用。研究者分別在AD小鼠的大腦海馬區(qū)注射miRNA-22-3p類似物（agomir，過表達(dá)）和拮抗劑（antagomir，抑制），觀察小鼠認(rèn)知功能變化及神經(jīng)元細(xì)胞中Aβ的沉積情況。結(jié)果表明，過表達(dá)miRNA-22-3p可顯著改善AD小鼠的認(rèn)知功能和降低Aβ沉積，而抑制miRNA-22-3p則加劇癥狀。

4. 機(jī)制研究：miRNA-22-3p調(diào)控蛋白變化

miRNA的經(jīng)典作用機(jī)制是通過與mRNA結(jié)合，降解mRNA或者抑制mRNA翻譯成蛋白質(zhì)。因此，miRNA可調(diào)控靶基因的表達(dá)?；诖耍芯空呃肨MT蛋白質(zhì)組學(xué)（吉?jiǎng)P助力）分別對(duì)PBS處理（對(duì)照組，n=3）、miRNA agomir（過表達(dá)組，n=3）和miRNA antagomir(抑制組，n=3)的小鼠海馬體組織進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)，以尋找miRNA-22-3p的靶基因。蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一些蛋白的表達(dá)變化，研究者進(jìn)一步通過GO和KEGG富集分析揭示了這些差異蛋白參與的功能和信號(hào)通路。

5. 機(jī)制研究：miRNA-22-3p靶向SOX9，并參與NF-κB信號(hào)通路

通過蛋白質(zhì)組學(xué)分析，研究者鎖定了一個(gè)差異蛋白SOX9。序列分析表明，miRNA-22-3p與SOX9有很強(qiáng)的序列互補(bǔ)結(jié)合，SOX9是miRNA-22-3p潛在的靶基因。隨后，研究者通過熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)明確了miRNA-22-3p和SOX9之間的靶向關(guān)系。有研究表明SOX9與NF-κB信號(hào)通路有關(guān)，因此，研究者挑選了NF-κB復(fù)合體中的蛋白進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，當(dāng)miRNA-22-3p顯著上升時(shí)，SOX9和NF-κB復(fù)合體蛋白的表達(dá)均下調(diào)；miRNA-22-3p下調(diào)時(shí)，SOX9和NF-κB復(fù)合體蛋白的表達(dá)上調(diào)。因此，研究者提出miRNA-22-3p的作用機(jī)制：miRNA-22-3p上調(diào)導(dǎo)致NF-κB通路中的SOX9的下調(diào)及凋亡蛋白Bax 的下調(diào)及抗凋亡蛋白Bcl-2的上調(diào)，最終減少Aβ沉積和神經(jīng)元凋亡，減輕阿爾茲海默病。

研究總結(jié)

本研究探索了miRNA-22-3p在阿爾茲海默病（AD）中的功能和作用機(jī)制。功能上，過表達(dá)可顯著改善小鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞系HT22細(xì)胞的凋亡、改善阿爾茲海默病模型小鼠的認(rèn)知功能、減輕β淀粉樣蛋白（Aβ）沉積。機(jī)制上，研究者采用TMT蛋白質(zhì)組學(xué)（吉?jiǎng)P助力）尋找miR-22-3p的靶基因，并通過雙熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證了Sox9是其靶基因。綜合以上結(jié)果表明，miR-22-3p通過靶向NF-κB通路中的Sox9，減少神經(jīng)元細(xì)胞凋亡和Aβ沉積，最終改善AD小鼠的認(rèn)知功能。

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