Vici综合征致病基因Epg5自噬缺陷的高通量筛选

Recessive mutations in human autophagy gene Epg5 cause neural degenerative Vici syndrome, a multisystem disorder with a wide range of clinical manifestations. Currently, there's no drugs or methods for this syndrome. Out study focus on high-throughput screening for small molecules or genes that could suppress or rescue the autophagy defects caused by Epg5 depletion. We use PerkinElmer Opera Phenix spin-disc confocal imaging system which can provide multi-characters and multi targets screening. Besides the traditional autophagy protein markers P62 and LC3, we firstly introduce subdomain calcium changes in primary neuron as the screening marker for autophagy. Calcium changes are earlier and more sensitive than protein markers. Our screening will provide insights into the molecular mechanism underlying Vici syndrome and discovering new genes, new functions, or drugs for neural degenerative Vici syndrome .

自噬基因Epg5的突变是神经退行性疾病Vici综合征的唯一致病机制，目前尚无针对神经退行性疾病的有效治疗药物或治疗方案。本项目通过细胞成像的方法，利用高内涵转盘共聚焦成像与分析系统，多参数、多目标并且高通量的筛选能挽救Epg5缺失导致的自噬缺陷的小分子化合物或者基因，为发现新基因、旧基因的新功能以及能缓解或者治愈神经退行性疾病的药物提供新的思路。本项目包含多种筛选策略，除了自噬通路的经典标记蛋白P62以及LC3，更是首次引进更加灵敏的钙信号作为筛选标记，通过原代神经元的多种形式的局部微区域钙离子的变化筛选自噬相关的小分子化合物或者基因。

细胞自噬是多细胞生物中高度保守的细胞内降解机制。细胞自噬的功能主要有两个：一是在胁迫环境下，自噬可以将一部分胞质降解成氨基酸等，为细胞存活提供能量和物质，这是细胞的一种自我存活机制；二是清除错误折叠的蛋白质、衰老或损伤的细胞器等“垃圾”，以维持细胞及机体的正常功能。如果自噬异常，会导致细胞中的“垃圾”积累，从而引发多种疾病，比如阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩脊髓侧索硬化症（俗称渐冻症）等多种神经退行性疾病。课题组通过遗传筛选，鉴定了多个多细胞生物特有的新自噬基因——EPG基因，其中自噬基因EPG5的突变是神经退行性疾病Vici综合征的唯一致病机制，目前尚无针对神经退行性疾病的有效治疗药物或治疗方案。本项目通过多种策略成功构建EPG5缺失同时自噬缺陷表型稳定的肺腺癌A549细胞系，利用自噬通路的经典标记蛋白P62以及LC3，更是首次引进更加灵敏的钙信号作为筛选标记，高通量的筛选能挽救EPG5缺失导致的自噬缺陷的小分子化合物，为发现新基因、旧基因的新功能以及能缓解或者治愈神经退行性疾病的药物提供新的思路。本项目在以钙离子信号进行筛选时，发现内质网外膜表面钙离子的信号变化对自噬起始的发生至关重要，内质网外膜表面的钙信号可以诱导FIP200形成相变，从而诱导自噬起始位点，解决了自噬领域自噬是如何启始的这一个长期悬而未决的科学难题。钙离子调控失衡与阿尔茨海默病等多种神经退行性疾病的发生发展密切相关。因此该研究有助于阐释钙离子失调导致神经退行性疾病中自噬异常的机理，为开发该类疾病的治疗药物和手段提供了新的科学基础。

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