研究背景
阿爾茨海默病（AD）是一種進行性認知障礙為特征的神經退行性疾病，常伴有記憶喪失、智力喪失、社交和情緒功能障礙等癥狀，病理特征包括由腦內淀粉樣蛋白（Aβ）在大腦中聚集形成的老年斑、過度磷酸化的Tau蛋白聚集形成的神經元纖維纏結（NFTs）、慢性炎癥反應、突觸喪失和神經元死亡。
最近的研究表明，在許多大腦中沒有老年斑和神經原纖維纏結的阿爾茨海默病患者中，突觸的形態(tài)和功能明顯退化，甚至一些神經元已經死亡，因此突觸喪失被認為是早期AD認知障礙最明顯的形態(tài)學相關因素。最近的一項研究發(fā)現轉錄因子調節(jié)突觸的可塑性。此外，在AD患者大腦中，許多轉錄調控因子發(fā)生了顯著變化。這些轉錄因子的變化可能與突觸可塑性有關，但它們在AD中的具體作用仍然不清楚。
Maf1作為RNA聚合酶的轉錄調節(jié)因子，在中樞神經系統(tǒng)中的表達水平較高，尤其是在海馬和皮層中。最新的研究已經證明Maf1可以通過PI3K-AKT-mTOR信號通路負向調節(jié)海馬神經元樹突的生長，影響小鼠的學習和記憶能力。目前Maf1在中樞神經系統(tǒng)中已成為熱門話題，通過探索Maf1在調節(jié)神經元突觸中的形態(tài)學和潛在功能，有望進一步闡明突觸重構的機制。
文獻來源
今年1月，同濟大學附屬東方醫(yī)院神經內科李剛教授團隊在Brain上發(fā)表了題為”Maf1 loss regulates spinogenesis and attenuates cognitive impairment in Alzheimer’s disease”的文章，研究發(fā)現轉錄因子Maf1在阿爾茨海默?。ˋD）中表達上調，并通過結合Grin1的啟動子區(qū)來調節(jié)NMDAR1的表達，進一步調節(jié)神經元鈣穩(wěn)態(tài)和突觸重構，揭示了一種與AD發(fā)病機制相關的新的分子機制。
項目研究
研究員對人腦GEO數據庫GSE5281進行了基因組分析，篩選到轉錄因子Maf1在AD中表達顯著上調。通過建立原代海馬神經元的AD模型和APP/PS1轉基因小鼠模型，進一步確認了Maf1在AD中表達異常升高的現象。
圖1 AD患者和APP/PS1小鼠中Maf1的表達增加
已有研究表明Maf1可以影響小鼠的學習記憶能力，研究人員利用CRISPR/Cas9技術構建Maf1條件敲除小鼠，與APP/PS1轉基因小鼠雜交，在小鼠海馬CA1區(qū)實現Maf1特異性敲除。Morris水迷宮測試結果顯示，Maf1缺失的APP/PS1小鼠表現出更短的逃避潛伏期和更好的空間記憶能力，也就是說Maf1的下調有助于改善AD小鼠的認知功能。
圖2 Maf1條件敲除可改善AD小鼠的學習和記憶功能
突觸喪失和功能障礙直接導致AD患者大腦認知功能下降，與突觸可塑性密切相關。隨后研究員通過AD模型和電生理學方法探討了Maf1對突觸結構和功能的影響，Maf1條件性敲除小鼠模型和體外敲低模型中Maf1表達下調，增加了蘑菇狀突棘的密度并減少細絲狀突棘。此外，敲除Maf1后，小鼠的mEPSC頻率恢復到接近野生型小鼠的水平，長時程增強（LTP）水平也在Maf1敲除小鼠中得到恢復。
圖3 Maf1條件性敲除促進AD中神經元樹突棘的成熟
圖4 Maf1條件性敲除可挽救AD小鼠的突觸功能障礙
為了進一步探究Maf1調控神經元突觸功能的分子機制。利用轉錄組學測序和Cut-tag測序，GO富集和KEGG通路分析發(fā)現差異表達基因主要與突觸功能和鈣信號通路有關。特別是Grin1基因，編碼NMDAR1蛋白，其表達水平在Maf1敲除后下降。通過ChIP和雙熒光素酶報告基因實驗證實Maf1能夠結合到Grin1啟動子的特定區(qū)域，并增強其轉錄活性。以上揭示了Maf1通過調控Grin1基因的表達來影響NMDAR1的水平和神經元突觸功能，從而在AD的發(fā)病機制中發(fā)揮作用。
圖5 Maf1調控Grin1啟動子活性，促進NMDAR1的表達
研究結論
本研究發(fā)現了Maf1-NMDAR1信號通路調節(jié)神經元鈣穩(wěn)態(tài)并參與AD患者突觸重構的新機制。在AD病理條件下，轉錄調節(jié)因子Maf1的表達增加，并通過結合Grin1的啟動子區(qū)域來調節(jié)NMDAR1的表達，從而進一步調節(jié)鈣穩(wěn)態(tài)，改變樹突棘的形態(tài)結構和數量，從而影響突觸功能。提示了Maf1可能是早期AD潛在的治療干預靶點，對突觸功能障礙的進一步研究可能為AD的早期干預和治療開辟新的思路和方向。
吉滿助力
本研究中所用的Maf過表達質粒及Grin1啟動子報告基因質粒均由吉滿生物提供。 了解更多質粒構建,病毒包裝,穩(wěn)轉株構建,敲除細胞株,報告基因檢測等相關服務。歡迎訪問吉滿生物官網：m.zxpdf.cn 免費咨詢電話：400-627-9288 文獻來源 原文引用 “The Maf overexpressed plasmid,the wild-type Grin1 promoter luciferase (Luc) and mutant Grin1 promoter luciferase were constructed by Genomeditech Co.Ltd.” 聲明：此推文僅代表作者個人觀點，如有不科學之處，聯系小編敬請指正！
