Sp4/HD11与Sp1/HAT-p300复合物通过调控组蛋白乙酰化介导CuCl2 诱导的神经元凋亡

本研究揭示了铜神经毒性的表观遗传新机制：研究人员针对铜超载导致神经元凋亡的临床问题，发现CuCl2 通过激活Sp4/HD11复合物抑制抗凋亡基因BCL-W（组蛋白H3去乙酰化），同时促进Sp1/HAT-p300复合物上调促凋亡基因BAX（组蛋白H4乙酰化）。采用特异性抑制剂和基因沉默技术证实，双重靶向干预可完全逆转铜毒性，为阿尔茨海默病等铜代谢相关神经退行性疾病提供了潜在治疗靶点。

　　

铜作为中枢神经系统必需的微量元素，其代谢失衡与阿尔茨海默病（AD）、肌萎缩侧索硬化症（ALS）等神经退行性疾病密切相关。尽管已知铜超载会诱发神经元凋亡，但其表观遗传调控机制尚未阐明。近期发表在《Neurochemistry International》的研究首次揭示了铜通过特异性转录因子-表观修饰酶复合物调控凋亡通路的关键机制。

研究人员采用SH-SY5Y细胞系和原代大鼠皮层神经元模型，通过MTT/LDH检测细胞活力，染色质免疫沉淀（ChIP）分析组蛋白修饰，结合RNA干扰和药理学抑制等手段，系统研究了铜暴露下Sp家族转录因子与组蛋白修饰酶的协同作用。

2.1 CuCl₂
诱导的凋亡死亡被HDAC11和HAT-p300抑制剂特异性阻断
实验显示300 μM CuCl₂
使SH-SY5Y细胞存活率降低50%，而IV类组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂Mocetinostat（MOCE）和HAT-p300抑制剂C646能显著缓解凋亡。Western blot证实CuCl₂
处理12-24小时后HDAC11和HAT-p300蛋白表达上调，其基因沉默可部分逆转神经毒性。

2.2 Sp4/HD11与Sp1/HAT-p300复合物的特异性形成
免疫共沉淀发现Sp4仅与HDAC11结合，而Sp1选择性结合HAT-p300。基因沉默实验表明，Sp1/Sp4（而非Sp3）的敲除可分别阻断BAX上调和BCL-W下调，提示转录因子的功能分化。

2.3 组蛋白修饰的靶向调控机制
ChIP-qPCR揭示Sp4/HD11复合物通过降低BCL-W启动子区组蛋白H3乙酰化（H3K9ac）抑制转录，而Sp1/HAT-p300则通过增加BAX启动子区组蛋白H4乙酰化（H4K16ac）激活表达。这种"双向调控"被MOCE（恢复H3乙酰化）和C646（抑制H4乙酰化）特异性逆转。

2.4 原代神经元中的协同保护效应
在原代皮层神经元中，联合使用MOCE和C646或共转染siSp1/siSp4可完全消除100 μM CuCl₂
的毒性，证实BAX/BCL-W表达平衡是决定凋亡的关键节点。

该研究创新性地揭示了铜神经毒性的表观遗传密码：Sp4/HD11-Sp1/HAT-p300双重复合物通过差异调控组蛋白乙酰化状态，精确操纵凋亡相关基因的表达谱。这不仅解释了既往观察到的铜诱导BCL-2家族蛋白失衡的现象，更提出了针对特定HDAC/HAT亚型的精准干预策略。值得注意的是，单一靶点干预（如仅抑制HDAC11）仅能部分缓解毒性，而双重靶向治疗可实现完全保护，这为开发基于表观遗传编辑的神经保护剂提供了重要理论依据。在阿尔茨海默病等铜代谢紊乱疾病中，这种特异性靶向Sp/表观修饰酶网络的疗法可能比广谱HDAC抑制剂具有更好的安全性和有效性。未来研究需在动物模型中验证该通路，并探索其与铜转运蛋白（如ATP7A/B）的交叉调控关系。