中文标题：YBX1介导的SHANK3启动子甲基化与精神分裂症有关

发表期刊：Advanced Science

影响因子：17.521

中科院分区：1区

发表时间：2023年3月

合作单位：四川大学华西医院

运用技术：DNA pull down-MS（由辉骏生物提供技术支持，点击查看服务详情）

● 研究概述：

精神分裂症（SCZ）是一种严重的精神和神经发育障碍。DNA甲基化在调节基因表达中起着重要作用，而失调的DNA甲基化参与了各种疾病的发病机制。本研究利用DNA甲基化芯片技术（MeDIP-chip）检测了首发精神分裂症（FES）患者外周血单个核细胞（PBMCs）全基因组DNA甲基化失调的情况，发现SHANK3启动子高甲基化。在iPSCs分化的皮质中间神经元(cINs)中，转录因子YBX1可以结合度甲基化的SHANK3启动子，并促进SHANK3的表达。这些研究表明PBMCs中SHANK3的高甲基化可以作为SCZ的潜在外周生物标志物。

● 研究路线：

● 研究结果：

1. FES患者PBMCs全基因组DNA甲基化分析

本研究对22名FES患者和20名健康对照（HC）的PBMCs样本进行MeDIP-chip检测。每个染色体的CpG岛（CGIs）中富集峰（EPs）的分布如热图所示（图1a）,其2组样本的分布模式是一致的。FES和HC样本的896个差异富集峰（DEPs）位于CGIs，并主要集中在启动子区（62.28%，图1c），CGIs中61.17%的DEPs是高甲基化（HyperM）的，38.83%是低甲基化的（HypoM）（图1e）。FES和HC样本的710个DEPs位于启动子区，其中62.25%位于高CpG启动子（HCP）中（图1d），启动子区44.86%的DEPs是HyperM，55.14%是HypoM（图1f）。此外，计算每Mb区域CGI中DEPs的平均数量（图1g）和每个蛋白质编码基因启动子中的DEPs数量（图1h），结果显示两组都在22号染色体上有高密度分布。所有DEPs注释基因的前10个GO条目和富含HyperM的GO条目（图1i）与SCZ的症状和可能的发病机制高度相关，如恐惧反应、社会行为和运动行为等。

图1

2、FES患者的SHANK3启动子区存在高甲基化

在启动子DEPs注释的所有基因中，SHANK3得分最高，并且启动子区HyperM前10个GO条目中的6个都有SHANK3（图1i中下划线）。SHANK3位于染色体22q13上（图2a1），这里是SCZ发病相关的高危区域。SHANK3蛋白包含SH3、PDZ和SAM结构域，能与多种突触蛋白相互作用（如图2a2）。SHANK3启动子中的候选EP区长1249bp（图2a3）。每个样本中超过临界值(峰值评分> 2.0)的EP如图2b所示。候选DEP区域为144bp，通过感兴趣区域（ROI）分析验证了FES组中的HyperM（图2c）。

为了评估SHANK3启动子DNA甲基化的潜在临床意义，分析了其与皮层表面积和PANSS（阳性和阴性症状量表）评分的相关性。FES组不同大脑区域的皮层表面积普遍减少（图2d、e）。在FES组中，左侧颞下皮质的面积与ROI的甲基化水平呈负相关（图2f）。ROI的HyperM只与阴性症状量表（图2g）特别相关。

图2

3、人iPSCs分化的皮层中间神经元（cINs）中存在SHANK3启动子的高甲基化

采用受试者iPSCs分化的cINs和GNs（大脑皮层的2个主要神经元）来探索SCZ中SHANK3表达和DNA甲基化的失调。患者iPSCs分化为cINs（图3a）并进行免疫组化确认，大多数细胞表达神经元标记物