學位論文
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Item 第19/22型小腦萎縮症果蠅模式之致病機轉研究: 內質網壓力(2019) 王子榛; Wang, Tzu-Chen第22型小腦萎縮症 (另一名為第19型小腦萎縮症) 主要為A型鉀離子通道 (KCND3 / Kv4.3) 的基因突變所造成的一種顯性退化性神經遺傳疾病。目前造成第22型小腦萎縮症致病機轉並不清楚，我的研究目的：(1) 建立第22型小腦萎縮症的果蠅模式；(2) 解析第22型小腦萎縮症的致病機轉。我們利用轉殖野生型KCND3wt, 突變KCND3G345V 及 KCND3ΔF277 蛋白建立第22型小腦萎縮症的果蠅模式，過量表現突變KCND3G345V 及 KCND3ΔF277 蛋白造成果蠅包括複眼退化、運動功能失調、壽命降低等性狀。由免疫螢光染色發現Kv4.3蛋白質位於內質網，野生型KCND3wt及突變KCND3G345V 及 KCND3ΔF227 核酸 (mRNA) 表現量相同，但突變Kv4.3較野生型Kv4.3蛋白表現量顯著大量降低，推測突變蛋白質因摺疊不正常而被水解，突變Kv4.3蛋白也較正常Kv4.3蛋白質引發更大的內質網壓力 (ER-stress) ，突變蛋白引發果蠅表現更多Xbp1s剪切核酸，及ER-stress感受標誌基因，突變蛋白引發持續性內質網壓力，也造成細胞死亡，表現p53H159N及抑制細胞凋亡蛋白DIAP I (Death-associated inhibitor of apoptosis 1) 則可抑制第22小腦萎縮症果蠅複眼感光細胞死亡，顯示突變Kv4.3蛋白造成的退化是細胞凋亡的結果，由於未折疊蛋白反應 (unfolded protein respose - upr) 是造成內質網壓力的主要原因之一，Xbp1s轉錄因子可促進內質網伴護蛋白表現以助蛋白質正摺疊，我們發現過量Xbp1s蛋白可改善疾病果蠅模式複眼退化，增加突變蛋白表現量，相反地，降低Xbp1s蛋白質表現量則顯著加劇突變Kv4.3蛋白質造成複眼退化，相同地，過量表現內質網伴護白Hsc70，則可顯著改善突變Kv4.3蛋白造成的危害，並增加突變蛋白表現量，顯示Xbp1s及Hsc70有助突變Kv4.3蛋白質折疊，而不受蛋白酶體水解。綜合上述結果，我們認為突變Kv4.3蛋白質引發的持續性內質網壓力為第22型小腦萎縮症的致病原因之一。Item 以BDNF受體TRKB為標的開發治療退化性神經疾病之小分子促效劑藥物-以阿茲海默氏症果蠅模式為平台(2019) 吳柏逸; Wu, Bo-Yi細胞外Aβ-澱粉樣蛋白（Aβ）形成斑塊和胞內含磷酸化Tau蛋白質的神經纖維纏結（Neurofibrillary tangle, NFT）是阿玆海默氏症（AD）的兩個主要病理特徵。許多研究證明干擾斑塊和/或NFT的發生將會有助AD的治療。經研究顯示腦源性神經營養因子（BDNF）參與AD的發病機制，因其在AD患者腦中的表現會降低，研究發現BDNF對Aβ42和tau毒性具有神經保護作用。我的研究目標是利用果蠅阿茲海默氏症的疾病模式：（1）研究BDNF信息傳遞路徑對AD致病機轉中的作用;（2）以AD果蠅模式篩選有助益的小分子TrkB促效劑，並（3）研究這些促效劑的作用方式。我們發現以RNA干擾果蠅BDNF受體TrkB同源蛋白（Toll 6和Toll 7）的表現，加劇了Aβ42誘導複眼粗糙的表型，也增加細胞死亡的數目，以及類澱粉斑的沉積。顯示BDNF信息傳遞路徑確實伴演Aβ42誘導神經毒性中有一定的角色，此結果也合理化使用果蠅模式篩選TrkB促效劑收治療阿玆海默氏症的策略。以類黃酮及TrkB促效劑類似化合物為篩選目標藥物，在我們初步的篩選中，7,8-DHF, Wogonin, LMDS1及LMDS4可改善因Aβ42造成果蠅複眼退化的性狀，同樣的包括上述的四種小分子藥物及LM016也對因TauR406W突變蛋白造成果蠅背甲剛毛缺失的性狀有改善，進一步發現7,8-DHF，Wogonin，LMDS1及LMDS4降低Aβ42毒性的效果，可因Toll 6和Toll 7的表現下降而減緩，顯示上述藥物有部分是透過BDNF訊息傳遞路徑來改善阿滋海默氏症的病徵，未來我們將以類似方式檢查，藥物壓制TauR406W蛋白毒性是否也是經由強化BDNF息傳遞路徑而來，實驗也將以細胞死亡的數目，類澱粉斑的沉積，及磷酸化Tau蛋白質的表現量，強化上述論証，此外藥物處理是否改變BDNF息傳遞路徑下游基因(如CREB及GSK3β) 的表現量，將有助釐清我們篩選的藥物是否為TrkB促效劑。Item raw透過限制Dpp的表現抑制果蠅心臟細胞的死亡(2009) 楊勝安; Sheng-An YangRaw是djnk作用途徑的組成分子之一，且在背部癒合時能夠調控dpp在leading edge的表現。raw突變的果蠅胚胎中，Dpp的表現範圍於胚胎發育中期(第12-14時期)時將會顯著擴張。以往的研究證實在中胚層表現過多的dpp會造成心臟先驅細胞的增生，而raw突變的果蠅在第13-14時期時，心臟先驅細胞也會過度表現，且心臟細胞的增生與過度表現的dpp於時空上是一致的。然而到了胚胎發育的晚期，多種類型的心臟細胞表現卻都消失。因為在raw突變的果蠅胚胎中，在背部的外胚層和中胚層都有大量的細胞死亡，因此我們假設心臟細胞的缺失是由細胞凋亡所引起。另一方面，因為死亡的細胞和過度表現的dpp於時空上也有高度的一致性，表示過量的dpp可能是造成果蠅細胞凋亡的原因。在本研究中，我們也證實單獨表現dpp即可造成細胞凋亡，且細胞死亡的程度與dpp的活性成正比。此外我們也在中胚層表現顯性抑制的dTAK1而減少了raw突變中的心臟細胞凋亡，證實dpp是透過dTAK1而造成細胞的死亡。另一方面dTAK1也被證實能夠活化dpp及djnk的表現，這代表中胚層的djnk訊號將會持續的被來自背部外胚層大量表現的dpp所活化。再者，我們也證實表現顯性抑制的p53可以減少因為在中胚層大量表現dTAK1所造成的細胞凋亡。因為在哺乳動物中，BMP訊息路徑所造成的細胞凋亡也由dTAK1所中介，因此由BMP所造成的細胞凋亡於演化上應該是非常保守的。