Bhlhb9基因在神经发育过程中的调控机制研究

A familial 1.1 Mb deletion of human chromosome Xq22.1 associates with epilepsy, intellectual disability, cleft palate and developmental defects in female patients. We deleted a 1.1 Mb Nxf2-Nxf3 segment of mouse X chromosome and found that mutant mice phenocopy the human syndrome. Female heterozygous mice manifest cleft palate, early postnatal lethality, early growth retardation and spontaneous seizures in survival animals. Furthermore, loss of a 0.35 Mb subregion is sufficient to cause Xq22.1 syndrome phenotype. This subregion contains three candidate genes, including Bhlhb9 gene. Bhlhb9 is highly expressed in mouse brain. Overexpression of Bhlhb9 driven by Synapsin-1 promoter improves memory and learning abilities in mice. We hypothesize that this syndrome is possibly caused by loss of Bhlhb9. This project aims to discover the role of Bhlhb9 gene in Xq22.1 syndrome by making knockout mice, and to investigate the regulatory mechanism of BHLHB9 during neural development by utilizing approaches of molecular biology including chromatin immunoprecipitation and protein co-immunoprecipitation, combined with deep sequencing and analytical methods of bioinformatics.

人染色体Xq22.1区域中家族性的1.1Mb片段缺失与女性癫痫、智力障碍并伴有颚裂和发育缺陷的综合征相关。我们在小鼠中敲除Nxf2和Nxf3基因之间的1.1Mb片段后发现突变小鼠具有该综合征类似的表型。雌性杂合小鼠出现颚裂、早期发育延迟和部分死亡，存活雌鼠有自发的癫痫发作。进一步研究显示，在小鼠中敲除其中0.35Mb的片段就足以造成Xq22.1综合征表型，该片段包含Bhlhb9在内的三个候选基因。Bhlhb9基因在小鼠脑组织中表达量很高。Synapsin-1启动子驱动的Bhlhb9过量表达能提高小鼠的记忆和学习能力。我们推测可能是Bhlhb9基因缺失导致该综合征。本研究拟制作Bhlhb9基因敲除小鼠，确定该基因在Xq22.1缺失综合征中的作用，采用染色质免疫沉淀，蛋白免疫共沉淀等分子生物学方法，结合深度测序和生物信息学分析方法，研究BHLHB9在神经发育过程中的调控机制。

Bhlhb9属于G蛋白偶联受体相关分选蛋白家族，据报道其表达与阿尔兹海默症相关，但其确切的生理功能还未知。本项目旨在探究该蛋白的在发育中的生理功能及作用机制。通过构建Bhlhb9基因全身敲除小鼠和神经系统特异性敲除小鼠模型，我们发现该基因是小鼠出生后早期生存所必须的基因，在神经系统中Bhlhb9调控小鼠早期发育，促进胰岛素和瘦素的分泌，并影响小鼠的焦虑状态。CAG启动子介导的Bhlhb9广泛表达可以挽救Bhlhb9基因敲除导致的早期死亡，但不能挽救X染色体片段缺失（Armcx5-Nxf3）导致的出生后死亡。我们的研究结果表明了Bhlhb9基因在生长发育和神经系统方面都有重要作用。