精神疾病候選基因BCL9在神經(jīng)系統(tǒng)中的功能研究.pdf

1、B-cell CLL/lymphoma9（BCL9）基因首次從B細(xì)胞急性淋巴瘤前體中被克隆出來(lái)，并且在正常人胚胎大腦中獲得了全長(zhǎng)的BCL9 cDNA。BCL9蛋白是β-catenin介導(dǎo)的Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)錄的必要分子。BCL9在哺乳動(dòng)物中的同源物是 BCL9L，在果蠅中是 Legless，在非洲爪蟾蜍中是 XBCL9。在過(guò)去的二十年中，關(guān)于BCL9功能的研究主要集中在各種腫瘤的病因?qū)W中。在結(jié)腸上皮和多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞中，BCL9和BCL9L能

2、夠促進(jìn)Wnt信號(hào)的轉(zhuǎn)錄。在脊椎動(dòng)物正常胚胎體軸發(fā)育中，BCL9-Pygo形成的二聚體是必不可少的。當(dāng)BCL9和BCL9L同時(shí)缺失時(shí)，小鼠在胚胎期是致死的。Claudio Cantu的研究證明在視神經(jīng)發(fā)育中BCL9是Pax6依賴性的。這些研究證明BCL9在脊椎動(dòng)物發(fā)育中的重要作用。
　　近幾年，我院和其他人類遺傳學(xué)研究所相繼報(bào)道BCL9基因的常見(jiàn)變異與精神疾病有關(guān)聯(lián)，這些疾病包括精神分裂癥、雙向情感障礙和自閉癥。Wnt信號(hào)通路與胚胎

3、發(fā)育、神經(jīng)元發(fā)育和神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的形成都息息相關(guān)。并且，Wnt信號(hào)通路中的很多分子功能喪失會(huì)導(dǎo)致精神分裂癥相關(guān)神經(jīng)功能的異常。BCL9基因是Wnt信號(hào)中的一個(gè)功能基因，同時(shí)它所在的染色體位置容易發(fā)生微缺失和微重復(fù)，這意味著患精神疾病的風(fēng)險(xiǎn)高，因此BCL9基因是精神疾病的一個(gè)潛在的候選基因。所以，我們作出假設(shè)，BCL9基因作為Wnt信號(hào)中的原癌基因可能與精神疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。
　　在本論文中，我們利用三種不同的小鼠模型研究BCL9在

4、大腦中的功能和機(jī)制。首先我們做了 BCL9基因在小鼠大腦中的表達(dá)研究。我們利用免疫熒光和蛋白印跡實(shí)驗(yàn)觀察到小鼠從胚胎期到成年期的大腦皮層中都有 BCL9蛋白的表達(dá)。我們發(fā)現(xiàn)在胚胎期第13.5天敲減 BCL9能夠嚴(yán)重影響皮層神經(jīng)元的遷移，導(dǎo)致 Wnt目的基因表達(dá)的下降。而且在出生后三天BCL9敲減的幼鼠表現(xiàn)出鳴叫頻率的增加。重要的是，BCL9功能的喪失造成了電壓依賴性鈉通道蛋白表達(dá)的增加，并且改變了遷移中神經(jīng)元的興奮性。我們的發(fā)現(xiàn)表明，B

5、CL9基因可能是神經(jīng)發(fā)育疾病的一個(gè)重要因素。
　　然后，我們通過(guò)大腦立體定位注射將 Control shRNA或 BCL9 shRNA注射到成年小鼠的齒狀回中來(lái)進(jìn)行一系列的行為學(xué)檢測(cè)。我們發(fā)現(xiàn)BCL9敲減后行為學(xué)發(fā)生異常，包括在曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中探索走動(dòng)的總路程增加以及在情景恐懼實(shí)驗(yàn)中恐懼記憶的增強(qiáng)。它們分別表明BCL9敲減小鼠有精神分裂癥相關(guān)的表型和增強(qiáng)的恐懼記憶。同時(shí)，我們觀察到BCL9敲減導(dǎo)致海馬微環(huán)路中CA1神經(jīng)元的LTP下降。這

6、些結(jié)果表明 BCL9蛋白在成年小鼠海馬行使正常功能中發(fā)揮著重要作用。
　　最后，我們通過(guò)TALEN手段構(gòu)建出BCL9基因敲除小鼠，研究BCL9基因的缺失是否影響小鼠的正常發(fā)育。我們發(fā)現(xiàn)，BCL9敲除小鼠與同窩野生性相比，表現(xiàn)出嚴(yán)重的發(fā)育缺陷，包括體型變小、體重減輕。敲除小鼠在社交測(cè)試中有社交障礙，強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中過(guò)度活躍，高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)中在開(kāi)放臂待的時(shí)間增加。與遷移中神經(jīng)元相似，BCL9功能喪失導(dǎo)致電壓依賴性瞬時(shí)內(nèi)向電流的增加和動(dòng)

7、作電位的減少。
　　在三種不同的小鼠模型中，我們都觀察到抑制BCL9基因的表達(dá)能夠下調(diào)Wnt信號(hào)通路，影響小鼠的行為學(xué)，并且改變神經(jīng)元的電生理特性。2015年，有文章報(bào)道在大鼠心肌細(xì)胞中激活Wnt信號(hào)能夠抑制鈉通道蛋白表達(dá)和功能。結(jié)合本論文的研究結(jié)果，我們認(rèn)為BCL9基因作為神經(jīng)發(fā)育疾病候選基因能夠?qū)?Wnt信號(hào)和電壓依賴性鈉通道聯(lián)系到一起。
　　在腫瘤中，研究者發(fā)現(xiàn)BCL9基因的過(guò)量表達(dá)促使腫瘤細(xì)胞分裂、遷移和增強(qiáng)其侵襲性

8、。抑制BCL9表達(dá)能夠抑制腫瘤的惡性化，從而增加小鼠的存活率。在本文中，我們?cè)谛∈蟠竽X中抑制BCL9的表達(dá)從而導(dǎo)致小鼠異常的行為學(xué)和神經(jīng)元興奮性的改變。已有文章報(bào)道，精神分裂癥患者的癌癥發(fā)病率低于一般人群。因此，BCL9可能是一個(gè)潛在的能夠在精神分裂癥和癌癥中發(fā)揮相反角色的蛋白。綜上所述，BCL9基因可作為研究原癌基因突變引起的神經(jīng)發(fā)育疾病的小鼠模型的有效靶點(diǎn)。本論文是首次探究 BCL9在神經(jīng)系統(tǒng)中的功能，BCL9基因的缺失可能是神經(jīng)發(fā)