SYTL3基因与新生儿胼胝体发育不良的关系及分子机制研究

Neural malformation is a great harmful factor threatening human health. Agenesis of the corpus callosum is one of common and regernizble neural defects in newborns. The aetiology of agenesis of the corpus callosum is still unclear and genetic factors may be important in it. On the basis of our previous research works, we found 3 neonates with agenesis of the corpus callosum carrying SYTL3 gene deletion/mutation. Furthermore, we confirmed that Sytl3 gene expressed during embryological development in mouse. We intended to study the role of SYTL3 gene mutations on the development of corpus callosum. In this study: 1. Using co-immunoprecipitation and mass spectrometry, we will identify the candidate interactive proteins of SYTL3 in vitro; 2. Using mouse neurons cultured in vitro, the efects of wildtype and mutant SYTL3 gene on neuronal development, morphology and physiological characteristics will be investigated; 3. Using in utero electroporation, we will analyse the expression, protein location, and the effection on it’s related moleculars of SYTL3 mutation; 4. Get the fibroblasts from the patient with SYTL3 gene mutation, and induced the fibroblasts into pluripotent stem cells, and then further induced into neurons. Neuronal development and morphology, the role of SYTL3 gene in neuronal differentiation and maturation, and the effection on it’s related moleculars will be investigated. The purpose of this study is to clarify SYTL3 mutant effects on brain, corpus callosum development and mechanism involved.

神经系统畸形对生长发育、智力认知造成严重影响。胼胝体发育不良是新生儿期可识别的结构畸形，多数原因不明，遗传因素可能是重要致病机制。本课题组前期在3个胼胝体发育不良患儿中均发现SYTL3基因异常，且证实Sytl3基因在小鼠胚胎期表达，提示该基因为胼胝体发育不良的候选致病基因。SYTL3基因编码突触样蛋白家族，尚未与疾病建立相关性，可能与轴突蛋白结合发挥作用。本课题拟1.采用免疫共沉淀和质谱筛选，研究SYTL3相互作用的候选蛋白；2.利用体外培养神经元系统，明确Sytl3对于神经元生长发育的作用，及Sytl3敲减/突变对于神经元发育的影响；3.采用胚胎电转技术，明确Sytl3基因敲减/突变对于小鼠神经系统结构的影响及对神经元、突触的影响；4.通过患儿体细胞诱导iPS分化神经元，明确突变体是否影响与NRXN1等蛋白的作用。以期阐明SYTL3基因在神经发育、胼胝体发育中的作用及其机制。

SYTL3基因，属于突触样蛋白家族，关于其功能的研究较少，从数据库注释中发现，其与突触家族蛋白相结合而发挥作用。故而，本研究提出假设：SYTL3基因的缺陷可能导致神经系统发育异常。本研究1）建立神经系统发育异常新生儿的样本库,初步探索SYTL3基因在该类疾病中的突变谱；2）确定人类SYTL3的三个转录本及表达，并发现在人ES、neural progenitor、neuron三个阶段中，progenitor阶段transcript 3翻译产生的蛋白isoform 2表达量较高，与小鼠胚胎期高表达的结果一致，进一步证明了SYTL3可能在人神经元分化的早期发挥重要作用；3）通过hESC细胞诱导分化的神经干细胞，成功构建人干细胞SYTL3-KO细胞系，SYTL3-KO细胞系比野生型细胞系增殖和迁移能力增强，且分化后神经元轴突的长度增长、分支数增多，提示SYTL3可能通过影响人神经发育过程中神经元的生长以及神经元分化成熟，从而在神经发育中起到重要作用。本研究对于人类SYTL3功能的初步探索，为该基因与神经发育的关联性提供了初步的证据，对于进一步的研究起到了重要作用。该成果主要向临床转化，为神经发育异常建议明确的关联性，可提高此类疾病的诊断率，指导治疗及预后。并可以为相关疾病的治疗提供及药物的筛选提供理论基础。发表标注受本项目资助的SCI文章2篇，在投SCI文章1篇。