MicroRNA-502-3p 调节海马神经元的γ-氨基丁酸能突触功能

doi:10.4103/NRR.NRR-D-23-01064

摘要/Abstract

摘要：

有研究显示，γ-氨基丁酸(GABA)能抑制性神经元在包括阿尔茨海默病和阿尔茨海默病相关痴呆在内的许多神经系统疾病中减少。作者既往研究发现，在阿尔茨海默病突触中，microRNA-502-3p（miR-502-3p）上调，而γ-氨基丁酸A型受体亚基α-1（GABRα1）下调。为探讨 miR-502-3p 与 GABA 能突触功能之间新的分子关系，实验使用永生化小鼠海马神经元HT22和 miR-502-3p agomiRs 及 antagomiRs 进行了体外研究。计算机分析确定了 miR-502-3p 在 GABRα1 mRNA 上的多个结合位点。荧光素酶测定证实，miR-502-3p 靶向 GABRα1 基因并抑制荧光素酶活性。此外，qRT-PCR，miRNA 原位杂交、免疫印迹和免疫染色分析证实，过表达 miR-502-3p 会降低 GABRα1 的水平，而抑制 miR-502-3p 则会提高 GABRα1 蛋白表达水平。值得注意的是，由于 miR-502-3p 的过表达，细胞活力降低，坏死细胞数量增加。对人-γ-氨基丁酸受体 A- α1/β3/γ2（hGABAA-α1/β3/γ2）人胚肾HEK重组细胞系进行的全细胞膜片钳分析也显示，过表达 miR-502-3p 会降低 GABA 电流和 GABA 的整体功能，这表明 miR-502-3p 水平与 GABA 能突触功能呈负相关。此外，miR-502-3p 过表达时，阿尔茨海默病相关蛋白水平高；miR-502-3p 受抑制时，阿尔茨海默病相关蛋白水平低。此研究揭示了 miR-502-3p 调节 GABA 能突触的分子机制，并认为 miR-502-3p可能是调节包括阿尔茨海默病和阿尔茨海默病相关痴呆在内的神经系统疾病中GABA能突触功能的潜在治疗靶点。

https://orcid.org/0000-0003-4705-122X (Subodh Kumar)

Abstract: Gamma-aminobutyric acid (GABA)ergic neurons, the most abundant inhibitory neurons in the human brain, have been found to be reduced in many neurological disorders, including Alzheimer’s disease and Alzheimer’s disease-related dementia. Our previous study identified the upregulation of microRNA-502-3p (miR-502-3p) and downregulation of GABA type A receptor subunit α-1 in Alzheimer’s disease synapses. This study investigated a new molecular relationship between miR-502-3p and GABAergic synapse function. In vitro studies were performed using the mouse hippocampal neuronal cell line HT22 and miR-502-3p agomiRs and antagomiRs. In silico analysis identified multiple binding sites of miR-502-3p at GABA type A receptor subunit α-1 mRNA. Luciferase assay confirmed that miR-502-3p targets the GABA type A receptor subunit α-1 gene and suppresses the luciferase activity. Furthermore, quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction, miRNA in situ hybridization, immunoblotting, and immunostaining analysis confirmed that overexpression of miR-502-3p reduced the GABA type A receptor subunit α-1 level, while suppression of miR-502-3p increased the level of GABA type A receptor subunit α-1 protein. Notably, as a result of the overexpression of miR-502-3p, cell viability was found to be reduced, and the population of necrotic cells was found to be increased. The whole cell patch-clamp analysis of human-GABA receptor A-α1/β3/γ2L human embryonic kidney (HEK) recombinant cell line also showed that overexpression of miR-502-3p reduced the GABA current and overall GABA function, suggesting a negative correlation between miR-502-3p levels and GABAergic synapse function. Additionally, the levels of proteins associated with Alzheimer’s disease were high with miR-502-3p overexpression and reduced with miR-502-3p suppression. The present study provides insight into the molecular mechanism of regulation of GABAergic synapses by miR-502-3p. We propose that micro-RNA, in particular miR-502-3p, could be a potential therapeutic target to modulate GABAergic synapse function in neurological disorders, including Alzheimer’s disease and Alzheimer’s disease-related dementia.

Key words: Alzheimer’s disease, GABAergic synapse, gamma-aminobutyric acid type A receptor subunit α-1 (GABRα1), microRNA-502-3p (miR-502-3p), miRNA in situ hybridization, Patch-clamp

. MicroRNA-502-3p 调节海马神经元的γ-氨基丁酸能突触功能[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2024, 19(12): 2698-2707.

Bhupender Sharma, Melissa M. Torres, Sheryl Rodriguez, Laxman Gangwani, Subodh Kumar. MicroRNA-502-3p regulates GABAergic synapse function in hippocampal neurons[J]. Neural Regeneration Research, 2024, 19(12): 2698-2707.

参考文献

引言

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《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

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延伸阅读

NRR：美国学者提出miR-502-3p可能是阿尔茨海默病的潜在治疗靶点

微小核糖核酸（miRNA）是一种小核糖核酸分子，以其调节基因表达的特性而闻名。miRNA遍布整个细胞，甚至存在于亚细胞器中。最近的研究发现，在健康大脑和阿尔茨海默病（AD）死后大脑中的突触和/或突触小体中存在miRNAs。突触体中存在的某些候选 miRNA 与细胞质中的 miRNA 完全不同。突触miRNA参与了多种突触活动和突触功能。

在中枢神经系统中，γ-氨基丁酸（GABA）作为主要的抑制性神经递质发挥着重要作用。据报道，注意力缺失症中存在 GABA 功能障碍。GABA 的α亚基对 GABA 神经元的正常功能至关重要。研究发现，AD大脑中GABA亚基的水平降低。美国德克萨斯理工大学健康科学中心的Subodh Kumar等的既往研究也发现，AD死后大脑的突触中γ-氨基丁酸A型受体亚基α1（GABRα1）的水平降低。#br# 根据之前的发现，Subodh Kumar等开展了后续研究，以期了解 miR-502-3p 在调节 GABRα1 蛋白和 GABA 功能中的作用。实验使用永生化小鼠海马神经元HT22和 miR-502-3p agomiRs 及 antagomiRs 进行了体外研究。结果发现，过表达 miR-502-3p 会降低 GABRα1 的水平，而抑制 miR-502-3p 则会提高 GABRα1 蛋白表达水平。值得注意的是，由于 miR-502-3p 的过表达，细胞活力降低，坏死细胞数量增加。对人-γ-氨基丁酸受体 A- α1/β3/γ2（hGABAA-α1/β3/γ2）人胚肾HEK重组细胞系进行的全细胞膜片钳分析也显示，过表达 miR-502-3p 会降低 GABA 电流和 GABA 的整体功能，这表明 miR-502-3p 水平与 GABA 能突触功能呈负相关。此外，miR-502-3p 过表达时，阿尔茨海默病相关蛋白水平高；miR-502-3p 受抑制时，阿尔茨海默病相关蛋白水平低。此研究揭示了 miR-502-3p 调节 GABA 能突触的分子机制，并认为 miR-502-3p可能是调节包括阿尔茨海默病和阿尔茨海默病相关痴呆在内的神经系统疾病中GABA能突触功能的潜在治疗靶点。

文章发表于《中国神经再生研究（英文版）》杂志2024年第12期。