中科院神经所《DevelopmentalCell》发表孤独症新成果

　　2014年3月10日，在国际著名学术期刊《发育细胞》(Developmental Cell)发表的一项最新研究中，中科院上海生科院神经科学研究所仇子龙研究组发现，雷特症及孤独症相关蛋白MeCP2，通过直接调控DGCR8/Drosha复合物，影响microRNA加工及靶基因的表达，进而影响大脑发育的新机制。

　　该研究主要由博士生程田林在仇子龙研究员指导下完成，合作者包括美国华盛顿大学Wenqing Xu教授、Zhizhi Wang博士以及研究助理廖秋明、朱莹等。该课题受科技部大973项目、中国科学院脑先导计划和中国科学院百人计划等资助。而在同一时间内，《PNAS》也报道了雷特综合症药物治疗的相关进展：PNAS报道雷特综合症1期临床试验结果。

　　甲基CpG结合蛋白(MECP2)基因的功能缺失突变，是雷特综合症(Rett syndrome，RTT)的主要原因，而MECP2基因的拷贝数增多，可能会导致人类孤独症谱系障碍。因此，MeCP2蛋白的剂量对于中枢神经系统(central nervous system，CNS)的正常发育和功能至关重要。研究人员发现，MeCP2主要结合甲基化CpG岛，通过招募脱乙酰化酶(HDAC)而充当一种转录抑制因子。MeCP2已被证明在转录调节基因表达过程中起着至关重要的作用，这些基因包括脑源性神经营养因子(BDNF)和对CNS适当功能重要的其他基因。此外，有研究人员发现，MeCP2能够通过一种功能依赖方式转录抑制GluA2的表达，调节突触的内稳态。MeCP2翻译后修饰在调节神经发育过程中发挥着重要的作用。例如，MeCP2丝氨酸421(Ser421)的活性依赖磷酸化，是调节MeCP2招募到DNA上和靶基因(例如BDNF)表达的关键，MeCP2和核受体辅阻遏物复合体(NCoR)之间的相互作用，是由MeCP2的Thr308的活性依赖磷酸化调控。

　　全转录组研究发现，在MeCP2敲除小鼠大脑中，许多基因的表达受到抑制，表明MeCP2对基因调节具有积极的作用。另一种可能性是，MeCP2控制转录后调节因子，例如microRNAs(miRNAs)，miRNA已知能够抑制许多蛋白的产生，而这些蛋白对于细胞增殖、发育和肿瘤形成都非常重要。miRNAs的生物合成，以从基因组的初级miRNAs转录开始，其次是通过Drosha/DiGeorge综合症临界区8(DGCR8)包含的核装置和细胞溶质Dicer复合体的加工过程。近日有报道称，由于MeCP2的转录抑制功能，在MeCP2敲除小鼠大脑中，miRNA表达谱发生了改变。 MeCP2除了参与转录过程之外，是否可能直接参与miRNA的加工，仍然未知。

　　在这项研究中，研究人员利用高通量测序技术对MeCP2敲除小鼠海马区的成熟miRNA进行定量分析，发现MeCP2通过直接调节核miRNA加工过程，转录后调节基因的表达。研究结果表明，MeCP2通过其C末端结构域直接与DGCR8(核miRNA加工复合体的关键成分)相互作用。MeCP2第 80位的丝氨酸(Ser80)磷酸化，对其与DGCR8的结合至关重要。神经元放电活动引发的神经元钙信号，会使MeCP2的Ser80位点发生去磷酸化，导致MeCP2的C-末端与N-末端结合引发构象改变，从而解除MeCP2对DGCR8的抑制作用。有趣的是，Ser80磷酸化可调节MeCP2的一个分子内相互作用开关，从而导致MeCP2蛋白的“开放”形式，促进其结合DGCR8。

　　研究还发现，MeCP2表达过量会通过抑制miRNA的剪切加工过程，导致神经元树突发育受阻。研究人员进一步提供证据表明，MeCP2可控制脑富集的miR-134加工，从而调节其三个下游靶基因：cAMP响应要素结合蛋白(CREB)，LIM域激酶1(LIMK1)和Pumilio 2。这些结果证明了MeCP2直接参与核miRNA剪切加工的新功能，并指出MeCP2水平的调节异常很可能是导致发育性神经系统疾病的相关致病机制。