中文標題：YBX1介導的SHANK3啟動子甲基化與精神分裂癥有關

發表期刊：Advanced Science

影響因子：17.521

中科院分區：1區

發表時間：2023年3月

合作單位：四川大學華西醫院

運用技術：DNA pull down-MS（由輝駿生物提供技術支持，點擊查看服務詳情）

● 研究概述：

精神分裂癥（SCZ）是一種嚴重的精神和神經發育障礙。DNA甲基化在調節基因表達中起著重要作用，而失調的DNA甲基化參與了各種疾病的發病機制。本研究利用DNA甲基化芯片技術（MeDIP-chip）檢測了首發精神分裂癥（FES）患者外周血單個核細胞（PBMCs）全基因組DNA甲基化失調的情況，發現SHANK3啟動子高甲基化。在iPSCs分化的皮質中間神經元(cINs)中，轉錄因子YBX1可以結合度甲基化的SHANK3啟動子，并促進SHANK3的表達。這些研究表明PBMCs中SHANK3的高甲基化可以作為SCZ的潛在外周生物標志物。

● 研究路線：

● 研究結果：

1. FES患者PBMCs全基因組DNA甲基化分析

本研究對22名FES患者和20名健康對照（HC）的PBMCs樣本進行MeDIP-chip檢測。每個染色體的CpG島（CGIs）中富集峰（EPs）的分布如熱圖所示（圖1a）,其2組樣本的分布模式是一致的。FES和HC樣本的896個差異富集峰（DEPs）位于CGIs，并主要集中在啟動子區（62.28%，圖1c），CGIs中61.17%的DEPs是高甲基化（HyperM）的，38.83%是低甲基化的（HypoM）（圖1e）。FES和HC樣本的710個DEPs位于啟動子區，其中62.25%位于高CpG啟動子（HCP）中（圖1d），啟動子區44.86%的DEPs是HyperM，55.14%是HypoM（圖1f）。此外，計算每Mb區域CGI中DEPs的平均數量（圖1g）和每個蛋白質編碼基因啟動子中的DEPs數量（圖1h），結果顯示兩組都在22號染色體上有高密度分布。所有DEPs注釋基因的前10個GO條目和富含HyperM的GO條目（圖1i）與SCZ的癥狀和可能的發病機制高度相關，如恐懼反應、社會行為和運動行為等。

圖1

2、FES患者的SHANK3啟動子區存在高甲基化

在啟動子DEPs注釋的所有基因中，SHANK3得分最高，并且啟動子區HyperM前10個GO條目中的6個都有SHANK3（圖1i中下劃線）。SHANK3位于染色體22q13上（圖2a1），這里是SCZ發病相關的高危區域。SHANK3蛋白包含SH3、PDZ和SAM結構域，能與多種突觸蛋白相互作用（如圖2a2）。SHANK3啟動子中的候選EP區長1249bp（圖2a3）。每個樣本中超過臨界值(峰值評分> 2.0)的EP如圖2b所示。候選DEP區域為144bp，通過感興趣區域（ROI）分析驗證了FES組中的HyperM（圖2c）。

為了評估SHANK3啟動子DNA甲基化的潛在臨床意義，分析了其與皮層表面積和PANSS（陽性和陰性癥狀量表）評分的相關性。FES組不同大腦區域的皮層表面積普遍減少（圖2d、e）。在FES組中，左側顳下皮質的面積與ROI的甲基化水平呈負相關（圖2f）。ROI的HyperM只與陰性癥狀量表（圖2g）特別相關。

圖2

3、人iPSCs分化的皮層中間神經元（cINs）中存在SHANK3啟動子的高甲基化

采用受試者iPSCs分化的cINs和GNs（大腦皮層的2個主要神經元）來探索SCZ中SHANK3表達和DNA甲基化的失調。患者iPSCs分化為cINs（圖3a）并進行免疫組化確認，大多數細胞表達神經元標記物