揭示孤獨癥致病的新機(jī)制

揭示了孤獨癥風(fēng)險基因CNTNAP2缺失/突變導(dǎo)致孤獨癥的分子病理機(jī)制。該研究成果為孤獨癥藥物的研發(fā)提供了新思路。

孤獨癥是一種常見的嚴(yán)重影響兒童健康的神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病，主要臨床表現(xiàn)包括社會交往障礙、語言溝通障礙、興趣范圍狹窄和重復(fù)刻板性行為，目前導(dǎo)致孤獨癥的發(fā)病機(jī)制尚不明確。接觸蛋白相關(guān)蛋白樣2的編碼基因（Contactin-associated protein-like 2，CNTNAP2）是一個被廣泛驗證的孤獨癥易感基因，CNTNAP2基因敲除小鼠（Cntnap2-/-）也表現(xiàn)出孤獨癥核心癥狀，其編碼的CNTNAP2蛋白定位于神經(jīng)元突觸后膜，屬于突觸粘附分子（Neurexins）超家族，是一個典型的多結(jié)構(gòu)域I型跨膜蛋白。本研究通過序列分析發(fā)現(xiàn)CNTNAP2與APP的跨膜區(qū)氨基酸序列有高度的相似性，且包含一個與APP的γ-分泌酶識別位點十分相似的序列（VVIF/VVIA，如下圖）。此外，CNTNAP2可以與蛋白水解酶ADAM家族（ADAM22、ADAM23、ADAM11）、LGI家族成員以及MAGUKs（DLGs和MPPs）相互作用，提示CNTNAP2可能經(jīng)歷蛋白酶介導(dǎo)的剪切，釋放胞外及胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域行使生物學(xué)功能。

本研究經(jīng)過系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，CNTNAP2經(jīng)歷了兩次蛋白酶介導(dǎo)的剪切過程，在細(xì)胞外區(qū)域經(jīng)歷蛋白酶介導(dǎo)的第一次剪切過程，生成可溶性的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域和膜錨定的C末端片段（CTF），CTF被γ-分泌酶進(jìn)一步剪切，釋放其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域（CNTNAP2 intracellular domain，CICD）。此外，在小鼠前額葉皮層定位注射腺相關(guān)病毒過表達(dá)CICD，可以完全挽救Cntnap2-/-小鼠的社交缺陷、重復(fù)刻板行為等孤獨癥核心表型，提示CICD在孤獨癥相關(guān)行為中起到關(guān)鍵的作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，CICD可能通過調(diào)節(jié)某些轉(zhuǎn)錄基因（如CASK）的入核，進(jìn)一步調(diào)節(jié)Necdin等下游基因的表達(dá)，從而影響神經(jīng)元發(fā)育、神經(jīng)元電活動，參與孤獨癥相關(guān)行為表型的調(diào)控。該研究發(fā)現(xiàn)CNTNAP2經(jīng)歷蛋白酶介導(dǎo)的剪切過程，揭示了CNTNAP2的剪切產(chǎn)物CICD在孤獨癥相關(guān)行為中的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制。