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2014年3月10日，国际著名学术期刊《发育细胞》（Developmental Cell）发表了一项由中科院上海生命科学研究院神经科学研究所仇子龙研究组完成的最新研究。该研究发现，雷特综合征及孤独症相关蛋白MeCP2通过直接调控DGCR8/Drosha复合物，影响microRNA加工及靶基因表达，进而影响大脑发育的新机制。这一发现为理解孤独症谱系障碍的发病机制提供了重要线索。

该研究主要由博士生程田林在仇子龙研究员指导下完成，合作者包括美国华盛顿大学Wenqing Xu教授、Zhizhi Wang博士以及研究助理廖秋明、朱莹等。研究受科技部“973”项目、中国科学院脑先导计划和中国科学院百人计划等资助。

甲基CpG结合蛋白（MECP2）基因的功能缺失突变是雷特综合征（Rett syndrome, RTT）的主要原因，而MECP2基因拷贝数增多则可能导致人类孤独症谱系障碍。因此，MeCP2蛋白的剂量对于中枢神经系统（CNS）的正常发育和功能至关重要。研究人员发现，MeCP2主要结合甲基化CpG岛，通过招募脱乙酰化酶（HDAC）充当转录抑制因子。MeCP2已被证明在转录调节基因表达中起关键作用，这些基因包括脑源性神经营养因子（BDNF）等。此外，MeCP2还能通过功能依赖方式转录抑制GluA2表达，调节突触内稳态。MeCP2翻译后修饰在神经发育过程中发挥重要作用，例如Ser421的活性依赖磷酸化调节MeCP2招募到DNA上和靶基因表达，而Thr308的磷酸化调控MeCP2与核受体辅阻遏物复合体（NCoR）的相互作用。

全转录组研究发现，在MeCP2敲除小鼠大脑中，许多基因表达受到抑制，表明MeCP2对基因调节具有积极作用。另一种可能性是MeCP2控制转录后调节因子，例如microRNAs（miRNAs）。miRNAs的生物合成始于基因组初级miRNAs转录，随后通过Drosha/DiGeorge综合征临界区8（DGCR8）核装置和细胞溶质Dicer复合体加工。近期有报道称，由于MeCP2的转录抑制功能，在MeCP2敲除小鼠大脑中miRNA表达谱发生改变。然而，MeCP2是否直接参与miRNA加工仍未知。

在本研究中，研究人员利用高通量测序技术对MeCP2敲除小鼠海马区的成熟miRNA进行定量分析，发现MeCP2通过直接调节核miRNA加工过程，转录后调节基因表达。结果表明，MeCP2通过其C末端结构域直接与DGCR8（核miRNA加工复合体的关键成分）相互作用。MeCP2第80位丝氨酸（Ser80）磷酸化对其与DGCR8的结合至关重要。神经元放电活动引发的钙信号使MeCP2的Ser80位点去磷酸化，导致MeCP2的C-末端与N-末端结合引发构象改变，从而解除MeCP2对DGCR8的抑制作用。有趣的是，Ser80磷酸化调节MeCP2的分子内相互作用开关，导致MeCP2蛋白的“开放”形式，促进其结合DGCR8。

研究还发现，MeCP2表达过量会通过抑制miRNA剪切加工过程，导致神经元树突发育受阻。研究人员进一步证明，MeCP2可控制脑富集的miR-134加工，从而调节其三个下游靶基因：cAMP响应要素结合蛋白（CREB）、LIM域激酶1（LIMK1）和Pumilio 2。这些结果揭示了MeCP2直接参与核miRNA剪切加工的新功能，并指出MeCP2水平调节异常可能是发育性神经系统疾病的致病机制。

注：仇子龙，男，1994-1998年就读于上海交通大学生物科学与技术系，获学士学位；1998-2003年就读于中国科学院上海生命科学院生物化学与细胞生物学研究所，获博士学位；2003-2009年在美国加州大学圣迭戈分校神经生物学系从事博士后研究；2009年受聘于中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所任研究员、课题组长。