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細胞急性淋巴瘤前體中被克隆出來，并且在正常人胚胎大腦中獲得了全長的BCL9 cDNA。BCL9蛋白是β-catenin介導的Wnt信號轉(zhuǎn)錄的必要分子。BCL9在哺乳動物中的同源物是 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)性骨髓瘤細胞中，BCL9和BCL9L能

2、夠促進Wnt信號的轉(zhuǎn)錄。在脊椎動物正常胚胎體軸發(fā)育中，BCL9-Pygo形成的二聚體是必不可少的。當BCL9和BCL9L同時缺失時，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在脊椎動物發(fā)育中的重要作用。
　　近幾年，我院和其他人類遺傳學研究所相繼報道BCL9基因的常見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信號通路中的很多分子功能喪失會導致精神分裂癥相關(guān)神經(jīng)功能的異常。BCL9基因是Wnt信號中的一個功能基因，同時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險高，因此BCL9基因是精神疾病的一個潛在的候選基因。所以，我們作出假設(shè)，BCL9基因作為Wnt信號中的原癌基因可能與精神疾病的發(fā)病機制有關(guān)。
　　在本論文中，我們利用三種不同的小鼠模型研究BCL9在

4、大腦中的功能和機制。首先我們做了 BCL9基因在小鼠大腦中的表達研究。我們利用免疫熒光和蛋白印跡實驗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。我們發(fā)現(xiàn)在胚胎期第13.5天敲減 BCL9能夠嚴重影響皮層神經(jīng)元的遷移，導致 Wnt目的基因表達的下降。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)育疾病的一個重要因素。
　　然后，我們通過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進行一系列的行為學檢測。我們發(fā)現(xiàn)BCL9敲減后行為學發(fā)生異常，包括在曠場實驗中探索走動的總路程增加以及在情景恐懼實驗中恐懼記憶的增強。它們分別表明BCL9敲減小鼠有精神分裂癥相關(guān)的表型和增強的恐懼記憶。同時，我們觀察到BCL9敲減導致海馬微環(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。敲除小鼠在社交測試中有社交障礙，強迫游泳實驗中過度活躍，高架十字迷宮實驗中在開放臂待的時間增加。與遷移中神經(jīng)元相似，BCL9功能喪失導致電壓依賴性瞬時內(nèi)向電流的增加和動

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基因的表達能夠下調(diào)Wnt信號通路，影響小鼠的行為學，并且改變神經(jīng)元的電生理特性。2015年，有文章報道在大鼠心肌細胞中激活Wnt信號能夠抑制鈉通道蛋白表達和功能。結(jié)合本論文的研究結(jié)果，我們認為BCL9基因作為神經(jīng)發(fā)育疾病候選基因能夠?qū)?Wnt信號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基因的過量表達促使腫瘤細胞分裂、遷移和增強其侵襲性

8、。抑制BCL9表達能夠抑制腫瘤的惡性化，從而增加小鼠的存活率。在本文中，我們在小鼠大腦中抑制BCL9的表達從而導致小鼠異常的行為學和神經(jīng)元興奮性的改變。已有文章報道，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。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)