中科院神經所《DevelopmentalCell》發表孤獨癥新成果

　　2014年3月10日，在國際著名學術期刊《發育細胞》(Developmental Cell)發表的一項最新研究中，中科院上海生科院神經科學研究所仇子龍研究組發現，雷特癥及孤獨癥相關蛋白MeCP2，通過直接調控DGCR8/Drosha復合物，影響microRNA加工及靶基因的表達，進而影響大腦發育的新機制。

　　該研究主要由博士生程田林在仇子龍研究員指導下完成，合作者包括美國華盛頓大學Wenqing Xu教授、Zhizhi Wang博士以及研究助理廖秋明、朱瑩等。該課題受科技部大973項目、中國科學院腦先導計劃和中國科學院百人計劃等資助。而在同一時間內，《PNAS》也報道了雷特綜合癥藥物治療的相關進展：PNAS報道雷特綜合癥1期臨床試驗結果。

　　甲基CpG結合蛋白(MECP2)基因的功能缺失突變，是雷特綜合癥(Rett syndrome，RTT)的主要原因，而MECP2基因的拷貝數增多，可能會導致人類孤獨癥譜系障礙。因此，MeCP2蛋白的劑量對于中樞神經系統(central nervous system，CNS)的正常發育和功能至關重要。研究人員發現，MeCP2主要結合甲基化CpG島，通過招募脫乙酰化酶(HDAC)而充當一種轉錄抑制因子。MeCP2已被證明在轉錄調節基因表達過程中起著至關重要的作用，這些基因包括腦源性神經營養因子(BDNF)和對CNS適當功能重要的其他基因。此外，有研究人員發現，MeCP2能夠通過一種功能依賴方式轉錄抑制GluA2的表達，調節突觸的內穩態。MeCP2翻譯后修飾在調節神經發育過程中發揮著重要的作用。例如，MeCP2絲氨酸421(Ser421)的活性依賴磷酸化，是調節MeCP2招募到DNA上和靶基因(例如BDNF)表達的關鍵，MeCP2和核受體輔阻遏物復合體(NCoR)之間的相互作用，是由MeCP2的Thr308的活性依賴磷酸化調控。

　　全轉錄組研究發現，在MeCP2敲除小鼠大腦中，許多基因的表達受到抑制，表明MeCP2對基因調節具有積極的作用。另一種可能性是，MeCP2控制轉錄后調節因子，例如microRNAs(miRNAs)，miRNA已知能夠抑制許多蛋白的產生，而這些蛋白對于細胞增殖、發育和腫瘤形成都非常重要。miRNAs的生物合成，以從基因組的初級miRNAs轉錄開始，其次是通過Drosha/DiGeorge綜合癥臨界區8(DGCR8)包含的核裝置和細胞溶質Dicer復合體的加工過程。近日有報道稱，由于MeCP2的轉錄抑制功能，在MeCP2敲除小鼠大腦中，miRNA表達譜發生了改變。 MeCP2除了參與轉錄過程之外，是否可能直接參與miRNA的加工，仍然未知。

　　在這項研究中，研究人員利用高通量測序技術對MeCP2敲除小鼠海馬區的成熟miRNA進行定量分析，發現MeCP2通過直接調節核miRNA加工過程，轉錄后調節基因的表達。研究結果表明，MeCP2通過其C末端結構域直接與DGCR8(核miRNA加工復合體的關鍵成分)相互作用。MeCP2第 80位的絲氨酸(Ser80)磷酸化，對其與DGCR8的結合至關重要。神經元放電活動引發的神經元鈣信號，會使MeCP2的Ser80位點發生去磷酸化，導致MeCP2的C-末端與N-末端結合引發構象改變，從而解除MeCP2對DGCR8的抑制作用。有趣的是，Ser80磷酸化可調節MeCP2的一個分子內相互作用開關，從而導致MeCP2蛋白的“開放”形式，促進其結合DGCR8。

　　研究還發現，MeCP2表達過量會通過抑制miRNA的剪切加工過程，導致神經元樹突發育受阻。研究人員進一步提供證據表明，MeCP2可控制腦富集的miR-134加工，從而調節其三個下游靶基因：cAMP響應要素結合蛋白(CREB)，LIM域激酶1(LIMK1)和Pumilio 2。這些結果證明了MeCP2直接參與核miRNA剪切加工的新功能，并指出MeCP2水平的調節異常很可能是導致發育性神經系統疾病的相關致病機制。