星形胶质细胞中m6A写入蛋白KIAA1429的功能研究

作     者：吴翠婷 

作者单位：中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院) 

学位级别：硕士

导师姓名：周涛

授予年度：2022年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100204[医学-神经病学] 10[医学] 

主      题：m6A KIAA1429 视网膜 星形胶质细胞增生 血管异常 

摘      要：m6A是一种RNA上的表观遗传修饰,参与真核生物基因表达的转录后调控。研究表明,各种组织器官中,脑组织有最为丰富的m6A含量,这提示RNA甲基化修饰在中枢神经系统(Central Nervous System,CNS)的发育及功能上可能起着关键的作用。参与m6A修饰过程的加甲基、去甲基和识别功能的蛋白主要是写入蛋白、擦除蛋白和阅读蛋白,这些功能蛋白在CNS中也有普遍的高表达。过去十多年,大家围绕m6A及其功能蛋白在CNS中的作用和机制开展了一系列的研究,发现大脑学习记忆、皮层发育、小脑功能等均受到m6A修饰的调控。然而对于不同类型的神经细胞,如神经元和胶质细胞中,m6A及其功能蛋白是否存在功能差异目前仍缺乏细致研究。m6A写入蛋白KIAA1429是最近新发现的m6A甲基转移酶复合物中的一个组分,目前仍不清楚其在CNS中,特别是不同类型神经细胞中的生理功能和作用机制。星形胶质细胞是CNS中最主要的一类胶质细胞,广泛参与视网膜功能和多种脑功能的正确执行,且发育早期有着较高水平的KIAA1429表达。因此本研究旨在从星形胶质细胞这一特定神经细胞群体入手,探究m6A写入蛋白KIAA1429在其中的功能及作用机制。我们将通过Gfap-Cre和Kiaa1429小鼠交配得到在视网膜和脑星形胶质细胞中特异性敲除KIAA1429蛋白的小鼠模型,利用此小鼠模型开展本项目的研究工作。我们首先观察到成年敲除小鼠眼球表现出不同程度的缩小,同时伴随着晶状体构造混乱、虹膜过度覆盖晶状体导致小或无瞳孔、角膜基质层异常等结构缺陷;且在敲除小鼠的视网膜出现星形胶质细胞增生和视网膜血管丛密度减少的现象,行为学检测还提示了敲除小鼠存在一定的视觉功能障碍;通过对小鼠视网膜的单细胞核转录组测序分析,我们发现KIAA1429蛋白可能能够调控星形胶质细胞的血管生成相关信号通路并促进视网膜血管的更新和损伤修复。其后,我们还观察到敲除小鼠在P6～P9时便已经出现大脑星形胶质细胞在多个脑区中的数量减少,但没有检测到脑星形胶质细胞的增殖或者凋亡异常;我们猜测Kiaa1429在出生后的发育阶段可能影响了星形胶质细胞的前体细胞(放射状胶质细胞)的分化,进而导致大脑星形胶质细胞数量减少。行为学上发现敲除小鼠存在一种高频率的刻板行为——自我梳理。上述所有结果提示Kiaa1429可能通过两种不同的途径来调控星形胶质细胞的命运,进而影响其在整个神经系统中的功能。阐释m6A写入蛋白KIAA1429在CNS星形胶质细胞中的调控功能和具体机制有助于从细胞类型水平上完善RNA甲基化在CNS中的广泛功能,并且有助于从RNA表观遗传学的角度解释人类临床上的小眼症等眼睛疾病的发病机制。