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研究背景人类CUL4B基因突变可导致X染色体连锁智力障碍(X-linked intellectual disability, XLID)。CUL4B蛋白的N末端与DDB1 (DNA damage binding 1, DDB1)结合,C末端与ROC1 (RING-box protein 1, ROC1)结合,形成Cullin-RING E3泛素连接酶复合物(Cullin-RING Ubiquitin Ligases, CRLs)。CUL4B E3泛素连接酶复合物及其特异性底物可能对哺乳动物中枢神经系统的正常发育产生重要影响。2011年,本实验室利用双向电泳和质谱联用的方法在人胚胎肾上皮细胞HEK293中筛选分析鉴定：过氧化物还原酶Peroxiredoxin Ⅲ (Prdx3)是CUL4BE3泛素连接酶复合物的特异性底物。在神经系统Cul4b基因敲除小鼠)Cul4bNestin-Cre)模型中继续深入探索CUL4B/Prdx3的功能和相关分子机制,可以进一步明确CUL4B基因的功能,更有助于揭示CUL4B基因突变导致XLID的致病机制。研究目的本研究课题主要针对神经系统Cul4b基因敲除小鼠(Cul4bNestin-Cre)模型中CUL4B与其特异性底物Prdx3对神经干细胞(Neural Stem Cells, NSCs)自我更新的影响及相关分子机制。研究方法1、利用神经系统特异性Cul4b基因敲除小鼠(Cul4bNestin-Cre)及同窝对照小鼠,分别取前脑组织利用Western Blot和免疫组化技术检测CUL4B和Prdx3表达。2、分离培养神经系统特异性Cul4b基因敲除小鼠(Cul4bNestin-Cre)及同窝对照小鼠的神经干细胞,利用Western Blot及免疫荧光技术检测CUL4B和Prdx3表达。3、研究Cul4b敲除后对神经干细胞自我更新的影响。在相同培养条件下,分别用Control NSC和CuNbNestin-Cre NSC检测神经干细胞的成球能力及分化指标变化。4、初步检测Cul4bNestin-Cre NSC小鼠模型中CUL4B/Prdx3对相关PTEN/AKT信号通路的影响。利用Cul4bNestin-Cre及对照小鼠前脑组织蛋白以及神经干细胞总蛋白检测PTEN及AKT蛋白表达。实验结果1、在Cul4bNestin-Cre小鼠前脑组织及分离培养的神经干细胞中观察到Prdx3蛋白累积。2、与对照相比,Cul4bNestin-Cre小鼠分离培养的神经干细胞成球能力降低。3、在Cul4bNestin-Cre小鼠中,Prdx3结合PTEN,影响AKT信号通路继而可能导致神经干细胞自我更新能力降低。结论本课题初步研究了X-连锁智力障碍致病基因CUL4B通过底物蛋白Prdx3结合PTEN,影响AKT信号通路继而导致神经干细胞自我更新能力的降低。本课题研究结果为揭示CUL4B基因突变导致X染色体连锁智力障碍的分子机制提供了一定的科学线索。