CRELD1基因复合杂合变异导致神经发育障碍的分子机制研究：基于线虫与果蝇模型的AChR生物合成缺陷解析

本研究聚焦CRELD1基因复合杂合变异（Cys292Tyr/Gln320Argfs*25）导致的神经发育障碍，通过患者临床特征分析结合线虫（C. elegans）与果蝇（Drosophila）模型，首次揭示CRELD1作为内质网驻留蛋白二硫键异构酶（PDI）调控烟碱型乙酰胆碱受体（AChR）生物合成的分子机制。研究发现变异通过破坏AChR亚基组装与膜定位，导致肌肉无力、关节挛缩和癫痫表型，为相关疾病的精准诊疗提供新靶点。

　　

烟碱型乙酰胆碱受体（AChRs）是神经肌肉接头和中枢神经系统中的关键受体，其功能障碍与多种疾病相关，包括肌无力、癫痫和神经退行性疾病。尽管AChRs的组装和运输机制已有研究，但特定基因变异如何导致人类疾病的分子机制仍不清楚。CRELD1作为一种内质网驻留蛋白二硫键异构酶（PDI），在AChR生物合成中发挥重要作用，但其在神经发育障碍中的具体作用尚未阐明。这项研究通过临床病例与模式生物的结合，揭示了CRELD1变异导致疾病的分子机制。

研究人员首先报道了一名携带CRELD1复合杂合变异（Cys292Tyr/Gln320Argfs25）的男性患儿，临床表现为关节挛缩、肌无力和早发性癫痫。全外显子测序（WES）和Sanger验证显示，这两个变异分别来自父母，其中Cys292Tyr影响保守的半胱氨酸残基，而Gln320Argfs25导致蛋白质截短。RT-qPCR分析显示患者肌肉组织中CRELD1表达显著降低。

为探究变异的功能影响，研究团队利用CRISPR/Cas9技术在秀丽隐杆线虫（C. elegans）中构建了对应变异（C187Y和I257Rfs*25）的模型。通过分析对胆碱能激动剂左旋咪唑（levamisole）的敏感性，发现复合杂合变异导致线虫对左旋咪唑高度抵抗，表明AChR功能受损。免疫荧光显示变异影响CRLD-1A在内质网的定位，并减少UNC-29::TagRFP标记的AChR在神经肌肉接头（NMJ）的聚集。此外，果蝇（Drosophila）模型中dCreld突变体也表现出严重的运动缺陷，进一步支持CRELD1在运动调控中的保守作用。

关键实验技术包括：1）患者全外显子测序与家系共分离分析；2）肌肉组织RNA提取与RT-qPCR表达检测；3）线虫CRISPR/Cas9基因编辑构建点突变与截短模型；4）共聚焦显微镜定量AChR亚基定位；5）果蝇幼虫爬行与成虫负趋地性行为分析。

研究结果部分：

1. 1.

   临床病例：患者表现为典型神经发育障碍，肌肉活检显示神经源性病理改变，MRI显示脑室周围异常信号。

2. 2.

   变异鉴定：发现CRELD1新型错义变异c.875G>A（p.Cys292Tyr）与已知截短变异c.959delA（p.Gln320Argfs*25）复合杂合。

3. 3.

   线虫模型：复合变异导致AChR功能丧失，表现为左旋咪唑抵抗（71%抵抗1mM浓度），且I257Rfs*25变异具有反式显性负效应。

4. 4.

   亚细胞定位：变异影响CRLD-1A在内质网的网状结构，截短变异导致蛋白分泌异常。

5. 5.

   果蝇验证：dCreld突变体幼虫爬行距离减少50%，成虫负趋地性能力丧失，证实运动调控功能保守。

结论与讨论指出，CRELD1通过调控AChR亚基组装影响神经肌肉功能，其复合变异可能导致：1）AChR成熟障碍；2）内质网应激反应激活；3）线粒体功能异常。该研究首次建立CRELD1变异与神经发育障碍的因果关系，为理解AChR相关疾病的发病机制提供了新视角。论文发表于《Brain Communications》，由德国科隆大学、法国里昂大学等团队合作完成，通讯作者为Sebahattin Cirak和Jean-Louis Bessereau。