疼痛相关基因Scn9a的RNA剪接调控研究

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目的:疼痛是一种不愉快的感觉和情绪体验,慢性痛通常持续三至六个月以上,严重影响患者的身心健康。很多疾病伴随疼痛,例如脊髓性肌萎缩症,糖尿病神经病变,癌症患者等,而目前临床用药疗效低,副作用大,因此研发疗效高、副作用小且无成瘾性的镇痛药具有重要的临床意义。
  电压门控钠通道(VGSCs)的表达异常可能与炎性痛、神经病理性痛和癌痛等多种慢性痛的发病机制相关。Nav1.7发生功能增强型突变可导致严重的先天性神经痛,而该通道缺失则导致痛觉感受消失。Nav1.7现已成为疼痛治疗重要的潜在靶点。Scn9a基因编码Nav1.7,在外周感觉神经元中高表达,优先在感受伤害的背根神经节和交感神经节神经元中表达。Scn9a基因外显子5存在互斥剪接,产生含有外显子5N和含有外显子5A两种剪接异构体,含有外显子5A的剪接体具有比含有外显子5N的剪接体更慢的负电位失活动力学,结果,在存在内向电流的电位范围内,较少的通道失活,通道可用性的增加将引起更大的内向电流幅度,而较大的斜坡电流幅度可以通过对DRG神经元的较小刺激来增加细胞的兴奋性。因此含有5A外显子比含有外显子5N的通道更容易导致疼痛,所以提高外显子5N的列入,能够起到镇痛作用。我们的研究旨在通过调控Scn9a外显子5可变剪接,从而筛选到有效的治疗药物。
  方法:检测内源Scn9a的外显子5的可变剪接;构建Scn9a minigene载体用于可变剪接的验证;通过构建一系列连续的缺失突变找到影响Scn9a可变剪接的重要序列;进一步进行缺失突变以及定点突变,分析重要序列影响Scn9a可变剪接的原因,分析Scn9a外显子5N上影响剪接的顺式作用元件;分析并验证可能结合在顺式作用元件的RNA结合蛋白;通过MS2靶向实验验证RNA结合蛋白对剪接的调控;通过对RNA结合蛋白结构域的分析解释它影响剪接的机制;ASO walk筛选调控Scn9a可变剪接的ASO序列。
  结果:内源水平Scn9a Exon5发生可变剪接,产生5N和5A两种剪接异构体;Del-05、Del-06、Del-07、Del-12和Del-18的外显子5N列入增加,其中Del-18增加最多,Del-35外显子5N列入减少;Del-18缺失的区域是一个外显子剪接沉默子;HuR能够结合到顺式作用元件上,影响Scn9a外显子5可变剪接;HuR的RRM1和RRM2结构域参与调控可变剪接;ASO Ex5N(-07-13)、Ex5N(09-28)、Ex5N(39-58)和Ex5A(24-43)抑制外显子5N的列入,Ex5A(-07-13)促进外显子5N的列入。
  结论:我们发现了Scn9a外显子5N上的一个剪接沉默子,和可能参与调控其剪接的RNA结合蛋白。筛选到了调控Scn9a外显子5剪接的ASO序列:ASO Ex5N(-07-13)、Ex5N(09-28)、ExSN(39-58)、Ex5A(24-43)和Ex5A(-07-13)。
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