唐氏综合征关键分子Sim2与MAD2B结合在突触可塑性中的作用

唐氏综合征（Down syndrome，DS）是导致先天性智力低下最常见的病因，而突触可塑性的改变是导致患者智力低下的主要原因。研究发现，Sim2是导致DS患者智力低下的关键位点基因。在前期研究中，本课题组采用酵母双杂交方法筛查到一种新的Sim2结合蛋白-MAD2B，但Sim2/MAD2B对突触可塑性的调节机制未明。为此，本项目拟利用电生理、电镜和基因干预等方法首先探讨Sim2对DS突触可塑性的调节作用，然后明确MAD2B是否介导了Sim2的致病作用，最后阐明Sim2/MAD2B对细胞周期后期促进复合物（APC）活性及网格蛋白介导的内吞过程的调控作用及其对突触可塑性的影响，以期从细胞和整体水平系统揭示Sim2/MAD2B对突触可塑性的调控机制，深化对DS发病机理的认识，并为其治疗和干预提供新的靶点。

唐氏综合征（Down syndrome，DS）亦称21-三体综合征，是人类最常见的染色体异常性疾病和智力低下的病因。然而人们对DS患者智力低下和学习记忆障碍分子机制的了解仍相当有限。研究发现，Sim2是导致DS患者智力低下的关键位点基因。本课题组在前期研究中采用酵母双杂交方法筛查到一种新的Sim2结合蛋白—MAD2B。为此本课题将对Sim2和MAD2B在神经元中的功能展开研究。本项目主要研究结果如下：（1）在神经元发育成熟过程中Sim2和MAD2B mRNA和蛋白表达水平受到严格的调控。过表达Sim2改变了MAD2B在神经元中的分布。同时，在神经元中MAD2B与CLTA相互作用，而过表达Sim2可显著影响CLTA介导的细胞内吞。提示过表达的Sim2通过影响MAD2B在神经元中的分布，进而影响CLTA介导的内吞和神经元的功能；（2）神经元内过表达Sim2，可以导致Drebrin表达的下调。使用药物如姜黄素或者利用表达Sim2-shRNA的慢病毒下调Sim2的表达，可以显著降低神经元损伤和提高神经元活性。提示神经元中过表达Sim2通过抑制Drebrin的表达，进而影响神经元的功能；（3）PKA的激活剂Forskolin可以增加Sim2的表达 ，同时转录抑制剂放线菌素D可以抑制Forskolin诱导的Sim2的表达。提示PKA信号通路在转录水平调控Sim2的表达；（4）在培养的神经元中敲低MAD2B的表达，甘氨酸处理不同时间点，发现敲低MAD2B可影响CaMKII的磷酸化水平。这提示MAD2B影响突触可塑性；（5）给予DS小鼠HDAC抑制剂丁酸钠可以显著提高其恐惧学习记忆，且改善DS小鼠的恐惧学习与动物的焦虑行为无关。综上所述，这些研究结果表明Sim2和MAD2B在调控神经元功能和神经元信息传递中发挥了重要作用。这些研究结果将深化目前人们对DS发生发展的认识，并为干预DS提供了新的理论和实验依据。