ZMIZ1 p.A304P新发突变通过调控细胞增殖与TGF-β信号通路导致神经发育障碍的机制研究

《Pediatric Research》：Genetic and functional analysis of ZMIZ1 in neurodevelopmental disorder with dysmorphic facies and distal skeletal anomalies (NEDDFSA): insights from muscle cells and signaling pathways

本研究针对ZMIZ1基因突变导致神经发育障碍伴畸形面容和远端骨骼异常（NEDDFSA）的机制不明问题，通过发现中国人群中新发错义突变c.910G>C(p.A304P)，首次在人类骨骼肌细胞（HSkMCs）中证实该突变通过改变蛋白核定位、增强细胞增殖/迁移能力，并干扰TGF-β1信号通路和细胞因子-细胞因子受体相互作用通路，揭示了ZMIZ1在多组织发育中的核心调控作用，为NEDDFSA的靶向治疗提供新依据。

　　

当婴儿出生时出现特殊面容、关节挛缩和发育迟缓，医生们往往会想到遗传因素。神经发育障碍伴畸形面容和远端骨骼异常（NEDDFSA）正是这样一种疾病，它由ZMIZ1基因突变引起。虽然科学家们已发现27例相关病例，但绝大多数集中在欧美人群，中国人群仅见1例报道。更关键的是，ZMIZ1突变如何导致肌肉和关节异常，至今仍是个谜。

为解开这个谜团，北京积水潭医院的研究团队在《Pediatric Research》发表了一项突破性研究。他们发现一名11个月大的中国男婴出现双侧耳廓畸形、手部挛缩、垂直距骨等典型症状，全外显子测序结果显示其携带ZMIZ1基因新发错义突变c.910G>C，导致蛋白质第304位丙氨酸变为脯氨酸（p.A304P）。这是中国人群第二例ZMIZ1变异病例，也是首次对该突变进行功能验证的研究。

研究人员采用多种关键技术展开探索：通过全外显子测序和Sanger测序验证突变；利用人类骨骼肌细胞（HSkMCs）和HEK293T细胞模型，通过qPCR、Western blot、免疫荧光等技术分析基因表达和蛋白定位；采用EdU染色、划痕实验和Transwell实验评估细胞功能；运用转录组测序和Co-IP/质谱分析探索信号通路和蛋白质相互作用网络。

研究结果令人振奋：

ZMIZ1变异改变蛋白表达和核定位

实验发现p.A304P突变显著提高ZMIZ1的mRNA和蛋白表达水平。更有趣的是，野生型ZMIZ1蛋白均匀分布在细胞核和细胞质中，而突变体则主要聚集在细胞核内。这种核定位改变可能影响其转录调控功能。

ZMIZ1变异促进HSkMC增殖并增强迁移能力

这是首次在肌肉细胞中研究ZMIZ1突变的功能。表达p.A304P突变的细胞表现出更强的增殖能力，EdU阳性细胞比例显著增加。划痕实验显示突变细胞迁移速度加快，Transwell实验进一步证实其侵袭能力增强。这些发现为解释NEDDFSA患者的关节挛缩提供了细胞学基础。

ZMIZ1变异破坏TGF-β1信号通路

TGF-β1信号通路在胚胎发育和组织稳态中起关键作用。qPCR结果显示，突变影响了SMAD2、ERK2和CTGF等关键基因的表达，表明ZMIZ1通过调控TGF-β信号通路参与疾病发生。

转录组分析揭示ZMIZ1调控TGF-β信号通路之外的多种通路

转录组测序发现，ZMIZ1过表达影响1318个基因的表达，显著富集在PI3K-Akt信号通路和细胞因子-细胞因子受体相互作用通路。突变体与野生型比较发现361个差异基因，涉及MAPK信号通路等。这表明ZMIZ1的调控网络远比想象中复杂。

ZMIZ1作为多种信号通路的关键调控枢纽

Co-IP/质谱分析发现ZMIZ1与转录因子GTF2I存在新型相互作用，这是首次报道。结合已知的AR、SMAD3/4等相互作用伙伴，ZMIZ1俨然成为一个信号通路的交叉枢纽。

这项研究的深远意义在于，它不仅扩大了ZMIZ1突变谱，更重要的是首次在肌肉细胞中揭示了ZMIZ1突变的功能影响。p.A304P突变位于丙氨酸富集区，该区域可能通过液-液相分离机制调控转录过程，突变为脯氨酸后可能破坏这一精密调控。

研究人员特别指出，细胞因子-细胞因子受体相互作用通路在野生型和突变型ZMIZ1过表达时均显著富集，提示该通路可能是ZMIZ1的核心调控靶点。这与临床观察到的多系统症状高度吻合，因为该通路涉及免疫、发育和代谢等多个过程。

该研究为理解NEDDFSA的发病机制提供了新视角，特别是对非神经系统症状的解释。未来针对ZMIZ1及其下游通路的干预策略，可能为这类复杂遗传病的治疗带来希望。随着更多病例的发现和机制研究的深入，ZMIZ1在人类发育中的作用图谱将更加清晰。