线粒体融合分裂平衡是线粒体动力学的需要。本研究观察12周规律有氧运动对APP/PS1双转基因小鼠中枢神经元线粒体融合分裂动态平衡的影响。本研究采用3月龄雄性APP/PS1小鼠(AD模型)随机分为AD安静组(AS)、AD运动组(AE),同月龄雄性C57BL/6J小鼠做正常对照组(CS)。AE组进行12周规律跑台运动,5 d/周,60 min/d。前10 min运动速度12 m/min,后50 min运动速度15 m/min,跑台坡度为0°。八臂迷宫实验检测小鼠工作记忆错误频率和参考记忆错误频率;Western印迹检测小鼠皮层、海马组织中线粒体分裂蛋白Drp1和Fis1的含量,以及Drp1的活性(p-Drp1-Ser616)、线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2、Opa1的表达水平;透射电镜观察皮层、海马线粒体形态结构、健康线粒体比率及线粒体平均直径。本研究证实AS组较CS组工作记忆错误频率显著提高(P<0.05),12周有氧运动显著降低工作记忆错误频率(P<0.05)。AS组小鼠皮层Fis1蛋白和海马脑区Drp1、Fis1蛋白表达水平及皮层、海马脑区Drp1蛋白的活性增加(P<0.05)。而皮层Mfn1和海马Mfn1、Mfn2蛋白表达水平显著降低(P<0.05)。12周有氧运动显著减低Fis1、Drp1蛋白表达及Drp1蛋白的活性,提高Mfn1、Mfn2蛋白表达水平(P<0.05)。AS组小鼠皮层、海马线粒体多呈现球形,部分线粒体膜结构消失,线粒体嵴结构紊乱。且AS组较CS组小鼠健康线粒体比率降低、直径缩短。12周规律有氧运动可明显改善线粒体形态和结构,提高健康线粒体比率及直径。本研究提示,12周规律有氧运动可有效抑制皮层、海马脑区线粒体分裂蛋白Drp1和 Fis1的表达,降低Drp1的活性(p-Drp1-Ser616),上调线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2的蛋白表达水平,改善线粒体形态和结构以促进线粒体质量控制,是有氧运动改善AD模型空间学习记忆能力的分子机制之一。
PTIP(Pax transactivation domain-interacting protein,PAXIP1)蛋白参与MLL3(lysine methyltransferase 2C,KMT2C)/MLL4(lysine methyltransferase 2B,KMT2B)组蛋白H3K4甲基转移酶复合体,促进基因的转录激活。但关于PTIP蛋白的乙酰化修饰及人宫颈癌细胞中PTIP转录激活靶基因的研究尚无报道。本研究以稳定表达SFB-PTIP蛋白的293T细胞株为对象,通过免疫沉淀和Western印迹法发现,PTIP蛋白能够发生乙酰化修饰,乙酰转移酶CBP/P300介导PTIP蛋白的乙酰化过程,CBP是主要乙酰转移酶。去乙酰化酶HDAC1/2/3介导PTIP蛋白的去乙酰化过程。选择性HDAC1-3抑制剂MS-275促进PTIP蛋白乙酰化水平上升,且呈剂量和时间依赖性。以人宫颈癌HeLa细胞为研究对象,RNA-seq和RT-qPCR证明,CCDC121(coiled-coil domain containing 121)和G蛋白偶联受体75 (G protein-coupled receptor 75, GPR75)是PTIP的转录激活靶基因(P<0.01)。和对照相比,MS-275介导的蛋白质乙酰化水平上升,促进基因CCDC121和GPR75的mRNA转录呈现不同程度的剂量依赖性上升(P<0.01,P<0.05)。由此推测,MS-275有可能是通过促进PTIP蛋白的乙酰化水平,促进CCDC121和GPR75的转录。但其详细机制有待进一步研究。本研究对今后深入探讨PTIP乙酰化修饰对下游肿瘤相关基因转录的调节和功能,如肿瘤发生、进展等方面的调控机制提供了基础。