内质网乙酰转移酶ATase1/NAT8B与ATase2/NAT8过表达通过改变树突分支与突触形成诱发小鼠自闭症样表型

本研究针对内质网(ER)乙酰化机制在自闭症谱系障碍(ASD)发病中的作用展开深入探索。研究人员通过构建神经元特异性过表达人源ATase1或ATase2的转基因小鼠模型，发现其表现出显著的自闭症样行为、突触可塑性异常及神经元形态改变。机制研究表明，广泛的蛋白质组学变化和分泌通路动力学改变是突触缺陷的基础。该研究不仅揭示了细胞内柠檬酸/乙酰辅酶A通路在ASD发病中的关键作用，也为相关罕见型ASD的机制研究和潜在治疗靶点提供了重要依据。

　　

神经元高度依赖于分泌通路将正确折叠的多肽递送至细胞外周，以完成突触的组装、维持和正常功能。内质网作为蛋白质合成与修饰的关键场所，其质量控制机制尤为重要。近年来，内质网乙酰化机制作为内质网质量调控的新分支逐渐受到关注，它通过调节正确折叠糖蛋白的正向选择，保障常规分泌通路的效率。这一过程依赖于两种内质网腔乙酰转移酶——ATase1/NAT8B和ATase2/NAT8的活性，它们需要胞质乙酰辅酶A通过AT-1/SLC33A1转运蛋白进入内质网。值得注意的是，与ATase1、ATase2及相关转运蛋白SLC25A1和SLC13A5有关的基因重复事件，与罕见疾病表型如自闭症、智力障碍伴畸形等密切相关。然而，这些乙酰转移酶在神经元中的具体作用机制及其在疾病发生中的贡献尚不完全清楚。

为此，研究团队在《Molecular Psychiatry》上发表了一项研究，通过构建神经元特异性过表达人源ATase1或ATase2的转基因小鼠，深入探索了其在行为、突触形态与功能以及分子机制层面的影响。

在研究过程中，作者主要应用了以下几种关键技术方法：使用Camk2a启动子驱动的Tet-Off系统构建可诱导的神经元特异性转基因小鼠；通过行为学测试（旷场实验、社交互动、埋珠实验等）评估小鼠的自闭症样行为；运用电生理记录（LTP和LTD）分析海马脑片的突触可塑性；采用高尔基染色和离体神经元培养结合Sholl分析和Imaris软件重建评估树突分支与树突棘形态；通过多电极阵列（MEA）记录培养神经元的自发活动；借助Western blot、免疫组化及定量蛋白质组学（DiLeu标记与LC-MS/MS）分析蛋白表达与通路变化；并利用ManAz标记技术观察唾液酸化水平以反映分泌通路的活性。

研究结果主要包括以下几个方面：

ATase nTg小鼠在神经元中过表达ATases

通过蛋白印迹和免疫染色证实，转基因小鼠脑中特异性地高表达人源ATase1或ATase2，并与神经元标志物NeuN共定位。

ATases nTg小鼠表现出自闭症样行为与突触可塑性改变

行为学测试显示，转基因小鼠在旷场中总运动距离和中心区域活动减少，社交识别能力缺陷，埋珠行为减少，自我理毛和挖掘行为异常，并表现出重复跳跃行为。电生理记录发现海马脑片theta节律刺激诱导的LTP增强，而LTD无显著改变。高尔基染色显示CA1锥体神经元顶树突的树突棘密度增加。

原代皮质神经元显示树突分支、棘密度及自发活动增加

体外培养的皮质神经元在Sholl分析中显示树突分支增多，树突棘密度和体积增大，突触前Syn-1与突触后Psd-95斑点及共定位增加。MEA记录表明神经元自发活动、平均放电率、簇发放频率和网络同步性指数均显著升高。

原代海马神经元具有相似表型

海马神经元在形态与功能变化方面与皮质神经元一致，进一步证实了表型的普遍性。

ATase1与ATase2 nTg小鼠的海马与皮质蛋白质组发生广泛改变

定量蛋白质组学分析显示，两类转基因小鼠脑组织中与分泌通路相关的蛋白发生显著变化，涉及蛋白合成、折叠、运输及膜结合糖蛋白等。KEGG和GO分析提示这些变化与神经元突触组装和功能密切相关。

ManAz标记证实分泌通路活性增强

唾液酸化标记分析显示，转基因神经元细胞表面糖蛋白的ManAz掺入增加，表明分泌通路的转运效率提升。

研究结论与讨论部分指出，神经元中ATase1或ATase2的过表达可引起自闭症样行为、突触可塑性异常及神经元形态变化，其机制与分泌通路动力学改变和蛋白质组广泛重塑有关。该研究不仅将细胞内柠檬酸/乙酰辅酶A通路与ASD发病机制直接联系起来，也强调了内质网乙酰化在神经元发育与功能中的核心作用。这些发现为罕见型ASD的治疗策略提供了新的分子靶点与理论依据。