《Cell | 小分子诱导的表观遗传年轻化促进 SREBP 凝聚,克服中枢神经系统髓鞘再生障碍》

  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-05-09
  • 2024年5月2日, 辛辛那提儿童医院医疗中心等机构的研究人员在Cell发表题为Small-molecule-induced epigenetic rejuvenation promotes SREBP condensation and overcomes barriers to CNS myelin regeneration的文章。

    多发性硬化症(MS)等疾病的髓鞘脱落被认为与少突胶质细胞前体的成熟受抑制有关;然而,MS 病变中存在少突胶质细胞,但却缺乏髓鞘生成。

    该研究发现,病灶中的少突胶质细胞在表观遗传上处于沉默状态。通过开发标记分化少突胶质细胞的转基因报告物进行表型筛选,研究人员发现了一种小分子表观遗传沉默抑制剂(ESI1),它能增强髓鞘生成和鞘内热。ESI1能促进脱髓鞘动物模型的髓鞘再形成,并使再生的中枢神经系统轴突上的髓鞘新生成为可能。ESI1治疗可延长人类iPSC衍生的器官组织中的髓鞘,增强老年小鼠的(再)髓鞘化,同时逆转与年龄相关的认知能力下降。多组学研究发现,ESI1能诱导活跃的染色质景观,激活髓鞘生成途径并重新规划新陈代谢。值得注意的是,ESI1会触发脂质代谢主调节因子SREBP1/2的核凝聚物形成,集中转录共激活因子以驱动脂质/胆固醇的生物合成。

    该研究强调了以表观遗传沉默为靶点,在脱髓鞘疾病和衰老过程中促进中枢神经系统髓鞘再生的潜力。

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  • 《Cell | 神经内源PNMA2编码病毒样衣壳诱导自身免疫和神经障碍》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-02-03
    • 2024年1月31日,犹他大学Jason D. Shepherd团队在Cell发表题为PNMA2 forms immunogenic non-enveloped virus-like capsids associated with paraneoplastic neurological syndrome的文章。 该研究揭示了PNMA2蛋白能够自组装成非包膜病毒样衣壳(capsid),并作为免疫原性物质被释放到细胞外。这些壳体具有高度的免疫原性,能够在没有佐剂的情况下诱导小鼠产生自身抗体,并且促进树突状细胞的成熟。此外,注射了PNMA2衣壳的小鼠出现了学习和记忆缺陷,这与抗Ma2的副肿瘤神经综合征(anti-Ma2 paraneoplastic disease)患者的症状相似。 首先,PNMA2的进化历程表明其与逆转座子有着密切的联系。通过系统发育分析,作者得知PNMA2基因在所有主要胎盘哺乳动物谱系中的同源基因组位置是保守的,并在约1亿年前由胎盘哺乳动物的共同祖先所共化。这一发现暗示了PNMA2可能保留了逆转座子的某些生物学特性。即PNMA2是一种源自于胎盘哺乳动物祖先中Ty3/mdg4逆转座子共用的基因。其次,PNMA2在哺乳动物神经元中的表达得到了证实。通过对人类大脑组织样本的大规模RNA测序数据分析,作者发现PNMA2主要在人类脑组织中高表达,并且在单细胞RNA测序数据中也观察到其在兴奋性和抑制性神经元中的表达。 进一步的研究显示,PNMA2蛋白能够自发地形成有序的病毒样衣壳,这些衣壳是由12个五聚体和60个单独的PNMA2分子构成的二十面体结构。这种结构与已知的逆转录病毒和逆转座子壳体非常相似,但PNMA2衣壳的大小要小得多,且不含有核糖核酸结合位点。PNMA2衣壳的释放机制不同于传统病毒,它们以非包膜形式从细胞中释放出来。这种独特的分泌途径可能是通过非经典的自噬或溶酶体途径实现的。PNMA2衣壳的高免疫原性表现在它们能够诱导小鼠产生针对壳体的自身抗体,即使在没有佐剂的情况下也能引发强烈的免疫反应。相反,那些无法形成壳体的突变型PNMA2蛋白则不能引起自身抗体的产生。 此外,PNMA2衣壳还能够促进树突状细胞的成熟,这有助于启动适应性免疫应答。树突状细胞是免疫系统中关键的抗原呈递细胞,它们的激活对于T细胞活化至关重要,而T细胞又能够激活B细胞,从而产生大量的抗体。最后,注射了PNMA2衣壳的小鼠表现出学习障碍和记忆缺陷,这与抗Ma2副肿瘤神经综合征患者所经历的神经系统症状相类似。然而,这些小鼠并未出现明显的脑部炎症或病理改变,这表明PNMA2衣壳引发的免疫反应可能与人类疾病中的神经损伤机制不同。 综上所述,PNMA2衣壳的发现不仅为理解PNMA2在哺乳动物中枢神经系统中的作用提供了新的视角,而且也揭示了这类衣壳在触发自身免疫反应和导致神经功能障碍方面的重要性。这些发现对于开发针对PNMA2相关疾病的治疗策略具有重要意义。
  • 《Nature | 表观遗传障碍决定了人类神经元成熟的时机》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-02-03
    • 2024年1月31日,纪念斯隆-凯特琳癌症中心等机构的研究人员在Nature期刊上发表了一篇题为An epigenetic barrier sets the timing of human neuronal maturation的文章。 与大多数其他物种相比,人类大脑发育的速度非常漫长。皮质神经元的成熟特别缓慢,需要数月至数年才能发展成人功能。值得注意的是,在体外分化或移植到小鼠大脑时,这种长时间的时间保留在源自人类多能干细胞 (hPSC) 的皮质神经元中。这些发现表明,细胞内在时钟的存在设定了神经元成熟的速度,尽管该时钟的分子性质仍然未知。 该研究确定了一种表观遗传发育程序,它设定了人类神经元成熟的时间。首先,研究人员开发了一种基于hPSC的方法,在体外同步皮质神经元的诞生,这使研究人员能够定义形态学、功能和分子成熟的图谱。研究人员观察到成熟程序的缓慢展开,受到特定表观遗传因素保留的限制。皮质神经元中其中几种因子的功能丧失导致早熟。在祖细胞阶段,EZH2、EHMT1 和 EHMT2 或 DOT1L 的瞬时抑制使新生神经元在分化时迅速获得成熟特性。 因此,该研究结果表明,通过在祖细胞中建立表观遗传屏障,人类神经元成熟的速度远早于神经发生。从机制上讲,这种屏障将转录成熟程序保持在一种逐渐释放的状态,以确保人类皮质神经元成熟的时间线延长。