期刊：Genes & Diseases
影響因子：9.4
伯豪技術(shù)產(chǎn)品：伯優(yōu)®細(xì)胞核分離試劑盒（#52009-10）
導(dǎo)語(yǔ)
青光眼是一種不可逆的致盲性神經(jīng)退行性疾病，視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（RGC）軸突損傷及其導(dǎo)致的軸突運(yùn)輸障礙是其核心病理特征。復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院團(tuán)隊(duì)在青光眼視神經(jīng)保護(hù)機(jī)制研究中取得重要進(jìn)展。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，小G蛋白R(shí)ho家族成員Rac1的過(guò)度激活會(huì)顯著加劇COH青光眼模型小鼠的軸突運(yùn)輸損傷。機(jī)制研究表明，Rac1不僅與瓦勒氏變性（Wallerian degeneration）關(guān)鍵分子Sirt1發(fā)生物理相互作用，還從轉(zhuǎn)錄水平上靶向調(diào)控了驅(qū)動(dòng)蛋白超家族（Kifs），特別是負(fù)向調(diào)控了負(fù)責(zé)溶酶體定位的關(guān)鍵馬達(dá)蛋白Kif2a。
研究證實(shí)，通過(guò)基因手段敲除Rac1或靶向藥物抑制Rac1，能夠顯著改善微管和髓鞘的完整性，上調(diào)β-III微管蛋白和髓鞘堿性蛋白（MBP）表達(dá)，進(jìn)而通過(guò)Kif2a介導(dǎo)的自噬流恢復(fù)來(lái)保護(hù)軸突。該研究揭示了Rac1/Kif2a軸在青光眼軸突退變中的全新分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為青光眼的神經(jīng)保護(hù)治療提供了極具轉(zhuǎn)化潛力的干預(yù)靶點(diǎn)。
產(chǎn)品服務(wù)
伯優(yōu)®細(xì)胞核分離試劑盒（#52009-10）
（技術(shù)產(chǎn)品由伯豪生物提供）
主要研究
1. Rac1敲除或抑制顯著緩解高眼壓引發(fā)的軸突運(yùn)輸障礙
在慢性高眼壓（COH）小鼠模型中，眼壓升高導(dǎo)致視網(wǎng)膜中LY逆行標(biāo)記的RGC數(shù)量大幅減少，表明軸突運(yùn)輸嚴(yán)重受損。RGC特異性敲除Rac1（Rac1 cKO）能夠顯著減輕標(biāo)記細(xì)胞數(shù)量的下降。同時(shí)，通過(guò)玻璃體腔預(yù)先注射Rac1特異性抑制劑CPYPP，顯著增加了存活RGC中的軸突運(yùn)輸功能與LY熒光強(qiáng)度。相反，提前給予Rac1激動(dòng)劑CN04則進(jìn)一步惡化了周邊視網(wǎng)膜的軸突運(yùn)輸。
Fig 1.Rac1缺失減輕了慢性眼高壓（COH）視網(wǎng)膜中由眼內(nèi)壓升高引起的軸突運(yùn)輸損傷
Fig 2.Rac1的過(guò)度激活會(huì)加重慢性眼壓升高（COH）視網(wǎng)膜中軸突運(yùn)輸?shù)膿p傷
2. Rac1缺失改善微管與髓鞘完整性，保護(hù)軸突結(jié)構(gòu)
透射電鏡超微結(jié)構(gòu)觀(guān)察顯示，高眼壓引發(fā)了野生型小鼠嚴(yán)重的軸突腫脹和神經(jīng)纖維數(shù)量減少，而Rac1敲除小鼠視神經(jīng)的軸突形態(tài)和數(shù)量均得到有效保護(hù)。在分子層面，Rac1敲除顯著減緩了早期微管主要亞基β-III tubulin的熒光表達(dá)下降。此外，Rac1缺失還在晚期促進(jìn)了視神經(jīng)中髓鞘堿性蛋白（MBP）的大量表達(dá)，這有助于穩(wěn)定軸突微環(huán)境并從代謝角度促進(jìn)軸突運(yùn)輸。
Fig 3.Rac1缺失減輕了慢性眼壓升高(COH)小鼠中β-III微管蛋白的下調(diào)，但并未減輕F-肌動(dòng)蛋白的破裂
Fig 4.Rac1缺失促進(jìn)了COH小鼠視神經(jīng)髓鞘的再生
3. Sirt1與Rac1發(fā)生物理互作并調(diào)控Rac1/PAK1通路
在COH視網(wǎng)膜受損進(jìn)程中，Rac1及其下游激酶PAK1被顯著激活。同時(shí)，主導(dǎo)神經(jīng)退變的調(diào)控因子Sirt1表達(dá)上調(diào)，并與激活態(tài)的GTP-Rac1在RGC胞核內(nèi)出現(xiàn)高度共定位現(xiàn)象。Co-IP實(shí)驗(yàn)以及在體高靈敏度PLA實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確證了Sirt1與Rac1之間存在距離小于40nm的直接蛋白-蛋白物理相互作用。使用EX-527藥理學(xué)抑制Sirt1后，GTP-Rac1和p-PAK1的異常上調(diào)被完全逆轉(zhuǎn)，這確證了Rac1/PAK1作為下游信號(hào)分子深度參與了Sirt1介導(dǎo)的軸突退變過(guò)程。
Fig 5.Sirt1對(duì)Rac1/PAK1信號(hào)通路的調(diào)控及二者的直接相互作用機(jī)制
4. 揭示Rac1轉(zhuǎn)錄調(diào)控馬達(dá)蛋白Kif2a
為了精準(zhǔn)解析Rac1進(jìn)入細(xì)胞核后的下游轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)視網(wǎng)膜細(xì)胞核進(jìn)行了 CUT&Tag 測(cè)序分析。富集結(jié)果發(fā)現(xiàn)大量Rac1結(jié)合的靶基因集中在微管細(xì)胞骨架組裝與定向運(yùn)輸通路上。深入分析驅(qū)動(dòng)蛋白超家族（Kifs）發(fā)現(xiàn)，高眼壓下過(guò)度激活的Rac1徹底打破了Kifs馬達(dá)蛋白的穩(wěn)態(tài)：Kif1a異常升高，而Kif17和Kif2a則顯著下調(diào)。其中，Kif2a作為不參與直接貨物運(yùn)輸?shù){(diào)節(jié)溶酶體定位的關(guān)鍵分子，在視神經(jīng)軸突及視網(wǎng)膜中的蛋白表達(dá)受到了Rac1的負(fù)向調(diào)控，且該現(xiàn)象可通過(guò)Rac1抑制劑逆轉(zhuǎn)。
Fig 6.利用CUT&Tag測(cè)序技術(shù)深入解析Rac1相關(guān)的靶基因網(wǎng)絡(luò)
5. Kif2a介導(dǎo)溶酶體定位，逆轉(zhuǎn)Rac1抑制帶來(lái)的神經(jīng)保護(hù)
免疫熒光證實(shí)，Kif2a精準(zhǔn)定位于溶酶體標(biāo)志物L(fēng)AMP1上。通過(guò)玻璃體腔注射靶向干擾Kif2a（Kif2a siRNA），不僅徹底阻斷了抑制Rac1對(duì)軸突運(yùn)輸功能的保護(hù)作用，還直接逆轉(zhuǎn)了Rac1抑制所誘導(dǎo)的自噬溶酶體（LC3B與LAMP1雙陽(yáng)性）數(shù)量增加效應(yīng)。這表明，過(guò)度激活的Rac1是通過(guò)抑制Kif2a介導(dǎo)的溶酶體定位與自噬流，阻礙了受損細(xì)胞器的有效降解，從而加速了青光眼軸突退變。
Fig 7.Kif2a通過(guò)介導(dǎo)溶酶體定位，在抑制Rac1誘導(dǎo)的軸突神經(jīng)保護(hù)中發(fā)揮關(guān)鍵貢獻(xiàn)
結(jié)語(yǔ)
該研究系統(tǒng)且深入地解析了青光眼COH模型中RGC軸突退變的新型表觀(guān)及分子網(wǎng)絡(luò)機(jī)制：高眼壓刺激激活了Sirt1，進(jìn)而誘導(dǎo)Rac1/PAK1信號(hào)通路異常激活。核內(nèi)激活的Rac1在轉(zhuǎn)錄水平靶向破壞了Kif微管馬達(dá)蛋白的穩(wěn)態(tài)，特別是抑制了Kif2a介導(dǎo)的溶酶體定位和自噬小體清除途徑，最終造成軸突運(yùn)輸?shù)牟豢赡婀δ苷系K與退變。調(diào)節(jié)Sirt1/Rac1/Kif2a信號(hào)軸為治療青光眼視神經(jīng)病變及其他具有軸突退變特征的神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)與全新干預(yù)策略。
Fig 8.Rac1介導(dǎo)COH實(shí)驗(yàn)性青光眼中RGC軸突退變的信號(hào)通路機(jī)制模式圖
參考文獻(xiàn)：
Hong Zhou, Shumin Zhong, Yunhui Guo, Guoli Zhao, Wenwen Ding, Fang Li, Yongchen Wang, Zhongfeng Wang, Yanying Miao,Rac1 impairs retinal axon degeneration via Kif2a in a mouse model of chronic ocular hypertension,Genes & Diseases,2026,102225,ISSN 2352-3042,https://doi.org/10.1016/j.gendis.2026.102225.
本產(chǎn)品專(zhuān)為從動(dòng)物組織中分離高純度的單細(xì)胞核而設(shè)計(jì)。組織通過(guò)勻漿、裂解細(xì)胞膜等步驟釋放完整細(xì)胞核，同時(shí)維持核膜穩(wěn)定性及染色質(zhì)空間結(jié)構(gòu)，優(yōu)化的密度梯度離心或離心管柱技術(shù)可進(jìn)一步去除細(xì)胞碎片和雜質(zhì)，從而可滿(mǎn)足下游單細(xì)胞組學(xué)、表觀(guān)遺傳學(xué)等前沿研究領(lǐng)域?qū)?xì)胞核的質(zhì)量要求。本產(chǎn)品突破傳統(tǒng)解離法對(duì)樣本活性的依賴(lài)，廣泛適用于新鮮或新鮮冰凍組織，并兼容微量組織（<10 mg）；全流程操作簡(jiǎn)捷，為復(fù)雜樣本提供標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案。