染色体脆弱性相关基因抗体的应用

背景^[1-3]

染色体脆弱性相关基因抗体是一类可以特异性结合染色体脆弱性相关基因的多克隆抗体，主要用于体外检测染色体脆弱性相关基因的免疫学实验。

脆性X染色体综合征导致患者智障（Martin-Bell综合征），脆性X综合症是由于在人体内X染色体的形成过程中的突变所导致。在X染色体的一段DNA，由于遗传的关系有时会发生改变。一种为完全改变，另一种为DNA过度甲基化。如果这两种改变的程度较小，那么患者在临床表现方面可以没有特殊的症状或者只有轻微的症状。反之，如果这两种改变的程度较大，就可能出现如下所述的脆性X综合症的种种症状。

染色体脆弱性相关基因抗体

脆性X染色体综合症(FXS)是一种常见的由单基因Fmr1突变引起的智力障碍疾病。它在遗传性智力障碍患者中发病率仅次于唐氏综合征。据世界卫生组织公布的数据,FXS的发病率在男性中高达1/3000,在女性中为1/6000。

主要表现为中度到重度的智力低下，其它常见的特征尚有身长和体重超过正常儿，发育快，前额突出，面中部发育不全，下颌大而前突，大耳，高腭弓，唇厚，下唇突出，另一个重要的表现是大睾丸症。一些患者还有多动症，攻击性行为或孤癖症，中、重度智力低下，语言行为障碍。20%患者有癫痫发作。过去曾认为由于女性有两条X染色体，因此女性携带者不会发病，但由于两条X染色体中有一条失活，女性杂合子中约1/3可有轻度智力低下。

应用^[4][5]

染色体脆弱性相关基因抗体可以用于脆性X染色体综合征模型小鼠Fmr1-/-中mGluR5的异常磷酸化影响其与Homer1c相互作用

研究发现mGluR5信号通路在FXS的发病过程中具有核心作用,而且mGluR5受体蛋白的小分子抑制剂fenobam和AFQ056已进入临床试验,并在用药早期有一定治疗效果。但是,不久便出现药物耐受性。又知,mGluR5的磷酸化可以调控其自身的功能,因此,研究FXS模型Fmr1-/-小鼠神经元中mGluR5受体蛋白的磷酸化变化及这个变化对mGluR5功能的影响是很有必要。而且这些研究可以为解决mGluR5受体蛋白抑制剂的耐药机制和FXS的发病机理提供重要线索。

实验主要分为两部分:1.通过质谱检测Fmr1-/-小鼠大脑皮层中蛋白的总体磷酸化变化,然后用蛋白磷酸化组学方法和能特异识别磷酸化的抗体验证上述检测结果。

结果发现Fmr1-/-小鼠大脑皮层中mGluR5受体蛋白上1014和1016位丝氨酸的磷酸化水平增加;同时mGluR5-ERK1/2信号通路下游的S6K蛋甶的389位苏氨酸的磷酸化增加,表明Fmr1-/-、鼠人脑皮层中蛋白质的合成可能增加。

2. 通过免疫共沉淀技术研究mGluR5蛋白上1014和1016位丝氨酸的磷酸化对mGluR5功能的影响,结果表明:(1)和野生型的mGluR5蛋白相比,mGluR5蛋白上S1014和S1016的去磷酸化抑制其与Homer1c相互作用(Homer1c足一个很重要的神经支架蛋白,它通过与mGluR5的相互作用来调控mGluRS的下游信号通路,而在Fmr1-/-小鼠中mGluR5和Homer1c的相互作用减少);而模拟S1014和S1016位点完全磷酸化的mGluR5蛋白与Homer1c的相互作用则没有变化。

(2) 相对于野生型的和模拟磷酸化的mGluR5突变体,mGluR5的去磷酸化抑制mGluR5蛋白在其发挥功能的近细胞质膜区域的定位,同时也抑制mGluRS蛋白与Homer1c在该区域的定位。

(3)mGluR5蛋白上1014和1016位丝氨酸的去磷酸化和模拟完全磷酸化都能抑制神经细胞N2a的分化。综上所述,Fmr1基因敲除(Fmr-/-)小鼠大脑皮层中mGluR5受体蛋白上1014和1016位丝氨酸的磷酸化水平明显高于野生型,而在细胞和组织水平上发现mGluR5蛋白上S1016的磷酸化促进mGluR5蛋白与Homer1c蛋白间的相互作用和在细胞中的共定位,但是抑制神经性细胞N2a的分化。

参考文献

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[5]李文鹏.脆性X染色体综合征模型小鼠Fmr1-/-中mGluR5的异常磷酸化影响其与Homer1c相互作用[D].华东师范大学,2017.