中文摘要：

朊病毒（prion）致病的关键步骤是以α螺旋为主的细胞型朊病毒蛋白PrPc转变成富含β折叠的致病型朊病毒蛋白PrPSc。尽管朊病毒主要表现形式为错误折叠的蛋白质，但基因敲除鼠等实验证据一再表明PrPc基因的表达也是朊病毒病起始和发展的必要条件。以往对人细胞型朊病毒基因（PRNP）表达调控机制的研究不够深入。本项目利用PRNP启动子-荧光素酶报告基因系统在细胞层面鉴定热休克、氧化应激（oxidative stress）因素对PRNP表达，尤其是转录激活的影响；结合生物信息学、表达谱芯片、SiRNA技术，研究其信号转导通路，重点探明氧化应激这一细胞衰老要素的"上游刺激因素-中间信号转导-下游应答事件"；初步分析PRNP的关键激活因子是否也影响老年痴呆症等其它神经退变性疾病相关基因的表达。揭示朊病毒致病新的影响因素及机制，为防控朊病毒病等神经退变性疾病提供新线索、新思路。

结论摘要：

朊病毒（prion）是一种不含核酸的蛋白质感染性颗粒。正常情况下，朊蛋白（PrP）是由基因PRNP编码的定位于细胞膜表面的糖蛋白。当朊蛋白由富含α-螺旋的天然构象转变为富含β-折叠的错误构象（即PrPC转变为PrPSc）后将导致哺乳动物和人致死性的神经退化性疾病——朊病毒病（prion diseases）。研究表明PRNP基因的表达水平与机体对朊病毒的易感性呈正相关PRNP基因敲除（PRNP-/-）小鼠对外源朊病毒感染具有完全的抗性；而PRNP过表达的小鼠更容易感染外源朊病毒。因此，对PRNP基因表达水平的调控研究可能为预防和治疗人朊病毒病提供重要理论依据。氧化应激相关的叉头状转录因子O亚家族蛋白（FOXO）是哺乳动物体内高度保守的转录调控蛋白，FOXO转录因子通过识别DNA序列5’-TTGTTTAC-3’结合到靶基因的启动子区域调控靶基因的表达。作为胰岛素/胰岛素类似生长因子信号通路下游的重要应答分子，FOXO蛋白受到PI3K-Akt等信号通路的翻译后修饰调节。胰岛素类似生长因子1（IGF-1）是一种重要的神经营养因子，其受体IGF-1R在神经系统中大量表达。有报道证明IGF-1在神经退行性疾病中Aβ清除及Tau磷酸化等具有重要作用，IGF-1对PRNP基因的表达调控作用并不清楚。本研究发现IGF-1处理HeLa细胞或SH-SY5Y细胞均能够在蛋白水平和mRNA水平上调PRNP基因表达；进一步研究发现，IGF-1诱导的PRNP基因表达增强与PI3K-Akt信号通路相关。通过FOXO1和FOXO3a过表达、siRNAs体外基因敲除实验、荧光素酶报告基因系统和凝胶阻滞等实验，我们发现FOXO3a能够结合到PRNP基因启动子区域，并负调控PRNP基因的表达。而IGF-1处理激活了PI3K-Akt信号通路，激活的Akt磷酸化FOXO3a并导致FOXO3a向细胞质中转移，从而抑制了FOXO3a对PRNP基因的负调控功能，最终导致PRNP基因表达增强。 本研究发现了一条新的调控PRNP基因表达的信号通路即IGF-1-PI3K-Akt-FOXO3a-PRNP。这一研究结果为理解朊病毒病发生机制及防治相关神经退行性疾病提供了重要参考。相关内容已经发表于PLoS One 8(8): e71896及Biochim Biophys Acta 1842(12): 2345-2356。