MeCP2在Rett综合征中的调控机制

Rett综合征(Rett syndrome, RTT)是一种X连锁的神经发育障碍性遗传病, 是导致女性严重智力障碍的主要原因之一。编码甲基化CpG结合蛋白2(Methyl-CpG-binding protein 2, MeCP2)基因突变是RTT主要的遗传病理学改变, MeCP2作为转录抑制因子调控基因表达。在RTT发病机制中, 由于缺乏MeCP2与甲基化DNA的正确结合, 阻碍了它对下游靶基因表达的正常调控, 最终导致脑功能障碍。目前, 对MeCP2在脑发育过程中的作用以及如何导致RTT的发生, 其机制尚不清楚。文章从MECP2基因和MeCP2蛋白两个方面, 对基因结构、蛋白质功能以及在分子水平上的调控机制进行了综述, 以期为RTT的发病机制研究提供新思路。     

《发育细胞》:研究发现孤独症相关蛋白新功能

<正>中科院上海生科院神经科学研究所仇子龙研究组在最新研究中,发现了孤独症相关蛋白MeCP2通过直接调控DGCR8/Drosha复合物影响microRNA加工及靶基因表达,进而影响大脑发育的新机制。相关成果日前在线发表于《发育细胞》杂志。MeCP2是一种甲基化DNA结合蛋白,负责招募转录抑制复合物且关闭基因表达。人类MeCP2基因的突变或拷贝数增多,均会导致瑞特综合征、孤独症等发育性神经系统疾病。     

神经发育过程中的基因表达调控机制以及相关的神经发育性疾病（英文）

在中枢神经系统的发育过程中,内在的基因和外在的环境因素相互作用以确保神经元发育的各个阶段(如神经细胞的增殖、分化、迁移,轴突延伸,树突成长,功能性突触的形成等)有序进行。这一过程需要众多的基因表达调控机制对不同基因的表达水平进行精确的时空调节。这些调控机制包括了序列特异性DNA结合蛋白(转录因子等)、组蛋白修饰、DNA甲基化、以及微小RNA(mi RNA)等。它们形成了一个调控网络,在神经发育的不同阶段以及不同的环境刺激因素的情况下,从染色质的结构、基因的转录和蛋白质的翻译等不同层次上实现基因表达的精确调控。神经元发育过程中基因表达失调与一些神经发育性疾病相关,例如自闭症谱系障碍,Rett综合征,脆性X综合征以及其他遗传性疾病。深入研究神经元发育过程中基因表达调控机制可望能够给这些神经发育性疾病的诊断和治疗提供新的思路。     

Rett综合征相关基因MeCP2敲除大鼠模型的构建及分析

MeCP2(Methyl CpG binding protein 2)基因突变可导致Rett综合征(Rett syndrome, RTT)。目前已报道的MeCP2敲除小鼠表型与RTT病人症状存在显著差异。为探索MeCP2在脑发育中的作用及其导致RTT的机制,本研究利用CRISPR/Cas9技术构建了MeCP2基因敲除大鼠模型。通过构建靶向敲除MeCP2基因的载体,体外将Cas9 mRNA和sgRNA显微注射到SD大鼠受精卵中,在MeCP2基因exon2中造成移码突变,从而获得MeCP2基因敲除大鼠。利用测序和Western blotting方法鉴定MeCP2敲除大鼠,并对其表型和行为学特征进行分析,发现MeCP2敲除大鼠体重降低,存在焦虑倾向和认知缺陷。本研究成功构建了MeCP2基因敲除大鼠模型,其表型类似人类RTT患者的症状,为后续MeCP2功能研究提供了更好的动物模型。     

Mecp2影响Rett综合征中代谢功能的研究进展

Rett综合征(RTT)是一种由X连锁的甲基CpG结合蛋白2(Mecp2)基因突变引起的神经系统疾病,突变致病的具体调节机制尚不清楚.对RTT的研究大多聚焦在中枢神经系统,越来越多的研究显示Mecp2在各种代谢系统中也发挥着重要作用.回顾了RTT发展历史、Mecp2的发现及主要作用,并综述了MeCP2在脂质代谢、线粒体...     

甲基CpG结合蛋白对基因转录的调控

甲基CpG结合蛋白（MeCPs)有5个成员（MeCP1、MeCP2、ＭBD1、ＭＢＤ３和ＭＢＤ４）,通过特异结合于甲基化ＣpG位点（mCpG)而抑制基因表达,目前研究较清楚的是ＭeCP1、ＭeCP2和ＭＢＤ１。ＭeCP１可与至少１２个对称的mCpG结合,ＭeCP2和ＭＢＤ１均与单一的mCpG位点结合。ＭeCP1和ＭeCP2可干扰非甲基化敏感的转录因子Ｓp1与启动子区的结合,也可与组蛋白脱乙酰酶（ＨＤＡＣ）形成复合物,影响局部组蛋白乙酰化状态,ＨＤＡＣ抑制剂ＴＳＡ可解除ＭＢＤ１对报告基因的抑制,提示ＭＢＤ１对基因的抑制与脱乙酰化有关。     

孤独症的神经生物学研究

孤独症是一种严重的神经发育性疾病,主要症状有重复刻板行为、社交沟通障碍及语言发育迟缓等,多发于2~5岁幼儿中,症状往往伴随患者终生.经过长期的遗传学研究,基因的变异包括点突变与大片段缺失及重复在孤独症的发病因素中占到了很大的比例.但是目前并未发现有某些少数主效基因占到孤独症遗传变异的主要地位,提示孤独症是一种多基因致病,并与环境因素密切相关的复杂疾病.对孤独症的神经生物学研究揭示,在孤独症中发生突变的基因多编码影响神经系统发育及突触传导的重要蛋白,因此神经发育及突触传导的异常很可能是导致孤独症的重要因素.目前在多种模式生物,包括大小鼠及非人灵长类中构建了基于基因操作的孤独症模型.随着基础研究的不断深入,最终将揭示孤独症致病因素并找到有效干预方法.     

P53蛋白赖氨酸甲基化与去甲基化

P53作为肿瘤抑制因子和转录调节因子在控制细胞周期、凋亡和DNA修复方面发挥重要作用。P53蛋白的稳定性和转录激活活性的调节主要依赖磷酸化、乙酰化、泛素化等多种翻译后修饰。最近研究发现一些组蛋白赖氨酸甲基转移酶和去甲基化酶可使P53蛋白C-端赖氨酸残基发生甲基化或去甲基化,调节P53蛋白的稳定性和转录激活活性。甲基化和去甲基化与其它翻译后修饰相互作用构成“P53密码”调节P53蛋白功能。     

同源结构域相互作用蛋白激酶2(HIPK2)研究进展

同源结构域相互作用蛋白激酶2(HIPK2)是一种定位于细胞核内的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。HIPK2可以诱导和抑制转录,亦能调节细胞分化、增殖及凋亡。HIPK2经过泛素化、小泛素样修饰物(SUMO)化、乙酰化、磷酸化等翻译后修饰来发挥其生物功能。研究表明,HIPK2磷酸化p53、甲基化CpG结合蛋白2(methyl CpG binding protein 2,MeCP2)及早幼粒细胞性白血病蛋白(promyelocytic leukemia protein,PML)促进细胞凋亡。本文较为详细的阐述了有关HIPK2的研究进展,特别是近5年的研究成果。     

DNA甲基化在中枢神经系统发育中的研究进展

DNA甲基化是最早被发现的表观遗传修饰之一。近年来,大量的研究显示DNA甲基化在中枢神经系统(CNS)发育中发挥了重要作用。不同种类的DNA甲基转移酶(Dnmt)和DNA甲基结合蛋白(MBD)在CNS发育的不同阶段发挥不同的作用。DNA甲基化促进神经干细胞向神经元方向分化,抑制其向胶质细胞分化。Dnmt和MBD主要在神经元中表达,而在胶质细胞不表达或表达较少。DNA甲基化调节神经发生和突触的形成,参与学习记忆。星型胶质细胞的标志物GFAP去甲基化促进早期神经上皮分化为星型胶质细胞。少突胶质细胞相关基因MAG和Sox10等也受甲基化的调节。本文主要从以上方面综述了DNA甲基化在中枢神经系统发育中的作用。     

MeCP2 post‐translational regulation through PEST domains: two novel hypotheses

Mutations in the methyl‐CpG‐binding protein 2 (MeCP2) cause Rett syndrome, a severe neurodevelopmental disease associated with ataxia and other post‐natal symptoms similar to autism. Much research interest has focussed on the implications of MeCP2 in disease and neuron physiology. However, little or no attention has been paid to how MeCP2 turnover is regulated. The post‐translational control of MeCP2 is of critical importance, especially as subtle increases or decreases in MeCP2 amounts can affect neuron morphology and function. The latter point is of particular importance for gene therapeutic approaches in which exogenous wild‐type MeCP2 is being introduced into diseased neurons. Further to this, we propose two hypotheses. The first hypothesis discusses the poly‐ubiquitin‐mediated post‐translational regulation of MeCP2 through its two PEST domains. The second hypothesis explores the use of histone deacetylase inhibitors to modulate the amounts of MeCP2 expressed in conjunction with the aforementioned therapeutic approaches.     

雷特综合征与多巴胺系统功能障碍

雷特综合征(Rett syndrome)属于神经发育障碍类疾病,主要由X性染色体上mecp2基因突变所致,患者多数为女孩。临床症状于出生后6~18个月逐渐显现,主要表现为头部发育缓慢,已获得的语言及手部目的性运动技能消退,智力障碍,呼吸功能障碍及自闭倾向等。多巴胺系统的功能包括运动调节、奖赏学习、情感、内分泌调控以及药物成瘾等多个方面。由于多巴胺系统在运动和精神方面与雷特综合征部分临床症状存在表面相关性,早期有学者根据临床特征提出雷特综合征患者可能存在多巴胺系统功能障碍,但两者之间是否具有实质性的内在联系以及mecp2基因是否会通过影响多巴胺系统导致相关临床症状是目前雷特综合征研究的一个热点。本文将针对雷特综合征与多巴胺系统功能障碍的相关研究进展作一综述。     

Reduced MeCP2 Expression is Frequent in Autism Frontal Cortex and Correlates with Aberrant MECP2 Promoter Methylation

Mutations in MECP2, encoding methyl CpG binding protein 2 (MeCP2), cause most cases of Rett syndrome (RTT), an X-linked neurodevelopmental disorder. Both RTT and autism are “pervasive developmental disorders” and share a loss of social, cognitive and language skills and a gain in repetitive stereotyped behavior, following apparently normal perinatal development. Although MECP2 coding mutations are a rare cause of autism, MeCP2 expression defects were previously found in autism brain. To further study the role of MeCP2 in autism spectrum disorders (ASDs), we determined the frequency of MeCP2 expression defects in brain samples from autism and other ASDs. We also tested the hypotheses that MECP2 promoter mutations or aberrant promoter methylation correlate with reduced expression in cases of idiopathic autism. MeCP2 immunofluorescence in autism and other neurodevelopmental disorders was quantified by laser scanning cytometry and compared with control postmortem cerebral cortex samples on a large tissue microarray. A significant reduction in MeCP2 expression compared to age-matched controls was found in 11/14 autism (79%), 9/9 RTT (100%), 4/4 Angelman syndrome (100%), 3/4 Prader-Willi syndrome (75%), 3/5 Down syndrome (60%), and 2/2 attention deficit hyperactivity disorder (100%) frontal cortex samples. One autism female was heterozygous for a rare MECP2 promoter variant that correlated with reduced MeCP2 expression. A more frequent occurrence was significantly increased MECP2 promoter methylation in autism male frontal cortex compared to controls. Furthermore, percent promoter methylation of MECP2 significantly correlated with reduced MeCP2 protein expression. These results suggest that both genetic and epigenetic defects lead to reduced MeCP2 expression and may be important in the complex etiology of autism.