Nature揭示自闭症的表观遗传祸首

　　

生物通报道   根据发表在12月18日《自然》（Nature）杂志上的一项新研究，一些DNA包装化学修饰（称作为表观遗传改变）可以激活或抑制与自闭症谱系障碍（autism spectrum disorder ，ASD）和早期脑发育相关的基因（延伸阅读：Nature两项研究发现几十个自闭症基因）。

来自纽约大学Langone医学中心的生物化学家们发现，在小鼠和一些实验室实验中这些表观遗传改变除去了长期以来已知发挥基因抑制作用的一种蛋白质复合物的阻断功能，转而让这一复合物发挥基因激活作用。

研究人员说，他们的研究发现首次揭示了这种角色逆转与重要蛋白编码基因AUTS2存在之间的关联。长期以来人们都将AUTS2与自闭症谱系障碍联系在一起。此外，新研究还通过广泛解析传统脑信号通路提出了有关自闭症谱系障碍形成机制的一种新理论。

具体说来，研究人员证实AUTS2将一种在发育过程中参与转录调控的蛋白：多梳蛋白复合物1（polycomb repressive complex 1,PRC1）的角色从基因抑制转变成了基因激活，在这一过程中它阻止了组蛋白H2A的一种化学修饰变化。

根据资深研究员、纽约大学医学院教授、霍华德休斯医学研究所研究员Danny Reinberg博士所说，其研究小组的最新研究发现“提供了强有力的支持证据，表明如果自闭症谱系障碍与由多种遗传损伤引起的广泛基因网络破坏有关，那么寻找潜在的治疗方法有可能要从修复这些基因网络破坏的相关研究入手。”

该研究的另一个重要发现是，研究人员证实在小鼠中破坏AUTS2的功能，可导致与人群中观察到的神经迟缓自闭症行为相似的行为。研究人员估计近一半携带AUTS2突变的人群已被确诊为是这一综合征的某种形式。

另外的一些实验发现，AUTS2蛋白高度富集于小鼠大脑的皮质区域——与记忆、注意力和学习相关的大脑部分中，相比于成年后AUTS2在生命的最初几周更高水平表达。

为了进一步证实AUTS2在控制自闭症谱系障碍中所起的作用，研究人员采用遗传方法破坏了小鼠中AUTS2的表达，并检测了对行为和运动反射的影响。他们发现相比于AUTS2生成未受损的小鼠，AUTS2遭到破坏的小鼠反应迟缓，它们要花两倍的时间才能让自身从仰卧位恢复四肢着地，并且在母亲被带走后不足一半的小鼠会发出呼喊。此外，大多数的AUTS2缺陷小鼠明显矮小，出生体重降低。

在2012年的一些早期研究中，Reinberg曾帮助区分了各种多梳蛋白复合物。Reinberg说，新研究结果还指出了AUTS2是早期大脑发育过程中一个关键转录程序的“主控调节因子”。

在意外发现了AUTS2蛋白与PRC1的一些互作后，研究人员开启了最新的研究，尝试更好地定义所有的PCR1复合物

Reinberg研究小组计划进一步研究AUTS2以及它在大脑其他部分的活性，以揭示与自闭症谱系障碍和其他神经系统疾病如注意力缺陷伴多动障碍（ADHD）及精神分裂症可能的关联。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

An AUTS2–Polycomb complex activates gene expression in the CNS

Naturally occurring variations of Polycomb repressive complex 1 (PRC1) comprise a core assembly of Polycomb group proteins and additional factors that include, surprisingly, autism susceptibility candidate 2 (AUTS2). Although AUTS2 is often disrupted in patients with neuronal disorders, the mechanism underlying the pathogenesis is unclear. We investigated the role of AUTS2 as part of a previously identified PRC1 complex (PRC1–AUTS2), and in the context of neurodevelopment. In contrast to the canonical role of PRC1 in gene repression, PRC1–AUTS2 activates transcription. Biochemical studies demonstrate that the CK2 component of PRC1–AUTS2 neutralizes PRC1 repressive activity, whereas AUTS2-mediated recruitment of P300 leads to gene activation. Chromatin immunoprecipitation followed by sequencing (ChIP-seq) demonstrated that AUTS2 regulates neuronal gene expression through promoter association. Conditional targeting of Auts2 in the mouse central nervous system (CNS) leads to various developmental defects. These findings reveal a natural means of subverting PRC1 activity, linking key epigenetic modulators with neuronal functions and diseases.