TRRAP和Nipped-A互作基因调控近日时钟的机制研究

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近日节律是生物体在演化中为了适应外界昼夜环境变化形成的一种内源性节律,并受到内在近日时钟的精密调控。已有大量的证据表明,近日时钟稳定的秩序一旦被打破,会增加罹患一系列疾病的风险,其中包括代谢类疾病、癌症、精神疾病等。与此同时,一些精神疾病如抑郁症、精神分裂症和自闭症的患者都表现出严重的节律紊乱,但这些疾病与节律紊乱如何关联并不清楚。本课题组在前期研究中发现,与精神分裂症和自闭症相关的基因TRRAP在果蝇中的同源基因Nipped-A参与调控果蝇的活动节律周期长度。为进一步探究Nipped-A调控近日时钟的机制,我对三个已知的与Nipped-A相互作用的基因X、Y、Z进行检测。利用UAS/GAL4系统分别在果蝇不同细胞中干扰这三个基因的表达并监测活动节律,发现当分别干扰这三个基因时,节律强度大幅减弱,且干扰Z还导致节律周期延长。通过遗传互作实验,我发现干扰X、Y、Z与Nipped-ARNAi协同延长活动节律周期,且干扰Y、Z能和Nipped-ARNAi协同削弱活动节律强度。在分子层面,当在所有节律细胞分别干扰X、Y、Z时,钟基因timeless(tim)和蓝光受体cryptochrome(cry)m RNA表达水平发生显著变化。为了检测TRRAP在哺乳动物中是否参与调控近日时钟,我在人骨肉瘤U2OS细胞中过表达或干扰TRRAP,通过Lumi Cycle和q RT-PCR技术对细胞的近日节律和钟基因表达进行检测。结果发现过表达或干扰TRRAP时,细胞的近日节律周期和振幅并没有发生显著变化;当过表达TRRAP时,钟基因CLOCK、BMAL1、PERIOD1、REV-ERBαm RNA表达水平显著下调;而干扰TRRAP时,钟基因PERIOD3、RORαm RNA表达水平显著上调。这些发现为进一步研究TRRAP/Nipped-A调控近日时钟的机制提供了思路和基础,丰富了果蝇近日时钟调控的分子机制,也为解释精神疾病与近日时钟的关联提供了分子基础。
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