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撰稿丨脑声常谈 左卿（笔名） 排版丨 自闭症（ASD）是一种严重的神经发育障碍疾病，常伴有社会互动和沟通能力缺陷，以及重复和刻板的行为，其发病机制至今仍不清楚。 m6A修饰通过影响mRNA的稳定性、翻译和转录延伸来调节基因的表达。METTL3是一种甲基转移酶，支配细胞中主要的m6A修饰，并参与包括细胞凋亡在内的多种生物过程。最近研究表明，ASD患者海马组织中METTL3异常下调，表明其与ASD发病过程密切相关，但其影响ASD的分子机制仍然未知。 在此背景下，2022年10月25日，齐齐哈尔大学心理系程淑华课题组在Psychiatry Investig发文，揭示了 MALAT1/SFRP2/Wnt/β-catenin信号通路调控VPA小鼠ASD样行为缺陷和海马神经元凋亡。
首先，课题组通过生物信息学分析预测，发现METTL3/MALAT1/SFRP2/Wnt/β-连环蛋白通路可能参与了ASD的调控。为了研究该通路对ASD的调控作用，课题组构建了VPA诱导的ASD模型小鼠，行为学测试结果显示：VPA鼠在旷场中央停留时间和进入次数显著减少；其在三箱社交实验中与陌生鼠互动时间减少；自我修饰时间增加。表现出明显的ASD样症状。免疫染色结果显示，VPA小鼠CA1中海马神经元的凋亡率较高。RT-qPCR结果显示，MALAT1在VPA小鼠的海马组织中表达不足。
图1|VPA鼠表现出ASD样行为缺陷及神经发育异常 随后，课题组在VPA小鼠海马脑区过表达MALAT1发现其所表现出的ASD样行为缺陷被显著缓解；且其海马神经元的凋亡率下降。WB结果显示，过表达MALAT1可增加抗凋亡蛋白BCL2的表达，而抑制BAX的表达。
图2|海马脑区过表达MALAT1降低了VPA小鼠海马神经元的凋亡率 课题组继续研究METTL3是否能促进自闭症小鼠中MALAT1的m6A修饰。RT-qPCR结果显示，METTL3在自闭症小鼠的海马组织中表达下调。此外，Me-RIP检测数据显示，VPA鼠海马组织中MALAT1的m6A水平降低。在小鼠原代海马神经元中过表达和敲低METTL3将分别引起MALAT1的m6A水平的上调和下调。光活性增强的核糖核苷交联和免疫共沉淀表明，METTL3过表达促进了其与MALAT1的相互作用，而当METTL3耗尽时，沉淀的MALAT1减少。进一步的行为测试和分子学实验表明：在自闭症小鼠模型中，过表达的METTL3通过提高MALAT1的m6A水平来抑制自闭症样行为和海马神经元凋亡。
图3| METTL3在自闭症小鼠的海马组织中表达下调并影响MALAT1的m6A水平 那么MALAT1如何作用于下游因子呢？WB和RT-qPCR结果显示，SFRP2在VPA鼠的海马中表达上调；过表达MALAT1降低了SFRP2的表达，而其缺失则增加了神经元中SFRP2的表达。此外，MSP检测结果显示，过表达MALAT1增加了SFRP2的甲基化水平，而抑制MALAT1后其甲基化水平下调。RIP检测结果显示，过表达MALAT1增加了DNMT1、DNMT3A和DNMT3B-沉淀的MALAT1，而当MALAT1沉默时则沉淀量降低。此外，ChIP实验显示，过表达MALAT1增加了SFRP2启动子上DNMT1、DNMT3A和DNMT3B的富集，而这种效果在MALAT1沉默后被逆转。上述结果表明：MAlMLAT1通过招募DNMT1、DNMT3A和DNMT3B到SFRP2的启动子区域，促进SFRP2的甲基化，抑制SFRP2的表达。
图4MALAT1通过影响DNMT1、DNMT3A和DNMT3B，诱导SFRP2的甲基化 由于Wnt/β-连环蛋白信号的激活可抑制神经元损伤，而SFRP2作为Wnt/β-连环蛋白信号的拮抗剂，促进神经元凋亡。课题组由此进一步发现，SFRP2抑制Wnt/β-连环蛋白信号通路，促进自闭症样行为和海马神经元凋亡；而过表达METTL3可上调MALAT1和β-连环蛋白的表达，同时下调SFRP2的表达和β-连环蛋白的磷酸化水平，并缓解VPA小鼠的自闭样行为缺陷和细胞凋亡水平。
图5|过表达METTL3对MALAT1、β-连环蛋白、SFRP2的表达和β-连环蛋白的磷酸化水平的影响 总的来说，本文主要通过分子学结合行为学实验，发现METTL3通过促进m6A的修饰来促进MALAT1的表达，MALAT1通过招募DNMT1、DNMT3A和DNMT3B到SFRP2的启动子区域来增加SFRP2的甲基化，并激活Wnt/β-catenin信号通路，进一步调控自闭症样行为缺陷和海马神经元的凋亡。这些发现强调了METTL3可能作为一种新的自闭症的生物标志物，为自闭症的诊断提供了依据。  https:///10.30773/pi.2021.0370
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