Magel2(Melanoma Antigen L2)是一种在MAGE蛋白家族中发现的泛素连接酶调节因子,与Prader-Willi综合征(PWS)和Schaaf-Yang综合征(SHFYNG)的发生密切相关。Magel2基因位于15号染色体上,是一个母系印记基因,父系表达,母系沉默。该基因在哺乳动物发育过程中扮演着重要角色,特别是在调控神经发育、代谢和生殖等方面[1][2][3][4][5][6][7][8]。
Magel2基因编码的蛋白质在多个生物学过程中发挥着重要作用。首先,Magel2是泛素连接酶家族的成员,参与泛素化过程,调控蛋白质的降解和稳定性。其次,Magel2与TRIM27和USP7组成MAGEL2-USP7-TRIM27(MUST)复合物,通过泛素化和激活WASH蛋白,促进内体中膜蛋白的回收[1]。此外,Magel2还参与调节神经内分泌功能,如调节食欲和生殖激素的分泌[2][3][4]。Magel2的表达水平在青春期时显著升高,提示其可能与青春期的启动有关[4]。
Magel2基因的突变或缺失与多种疾病的发生有关。在Prader-Willi综合征中,大约25%的患者是由于Magel2基因的父系等位基因缺失或突变导致的[3]。Magel2基因的缺失会导致食欲增加、体重过度增加、学习障碍和自闭症等表型[1][3][7]。Schaaf-Yang综合征是由于Magel2基因的父系等位基因发生截断突变,导致严重的神经发育障碍和关节挛缩等症状[2][3][7]。此外,Magel2基因的突变还与严重的关节挛缩(AMC)有关,这是一种由多个关节挛缩引起的疾病[7][8]。
研究表明,Magel2基因的缺失会导致神经炎症和代谢异常。在Magel2基因缺失的小鼠模型中,下丘脑中存在神经炎症的特征,而通过AAV-BDNF基因治疗可以逆转这种神经炎症[6]。Magel2基因的缺失还会导致食欲增加和体重过度增加,这与PWS患者的表型相符[1][3]。
此外,Magel2基因的表达还与生物钟节律有关。Magel2基因在哺乳动物生物钟中起着重要作用,其表达水平呈现昼夜节律性变化。Magel2基因缺失的小鼠表现出生物钟节律的改变,包括活动节律的幅度降低和白天活动增加[5]。
Magel2基因的缺失还会影响分离诱导的超声波发声和母性行为。在Magel2基因缺失的小鼠中,分离诱导的超声波发声的频率和谱特征发生改变,母鼠对幼鼠的照顾行为也受到影响[7]。
Magel2基因的表达还受到表观遗传调控的影响。在自闭症谱系障碍(ASD)患者中,Magel2基因启动子区域的甲基化水平存在性别差异,男性ASD患者的甲基化水平低于正常对照组[9]。
综上所述,Magel2基因在神经发育、代谢和生殖等方面发挥着重要作用。Magel2基因的突变或缺失与多种疾病的发生有关,包括Prader-Willi综合征、Schaaf-Yang综合征和关节挛缩等。Magel2基因的缺失会导致神经炎症、代谢异常和生物钟节律的改变。此外,Magel2基因的表达还受到表观遗传调控的影响。Magel2基因的研究有助于深入理解神经发育和代谢调控的机制,为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Tacer, Klementina Fon, Potts, Patrick Ryan. 2017. Cellular and disease functions of the Prader-Willi Syndrome gene MAGEL2. In The Biochemical journal, 474, 2177-2190. doi:10.1042/BCJ20160616. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28626083/
2. Schubert, Tim, Schaaf, Christian P. 2024. MAGEL2 (patho-)physiology and Schaaf-Yang syndrome. In Developmental medicine and child neurology, 67, 35-48. doi:10.1111/dmcn.16018. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38950199/
3. Fountain, Michael D, Schaaf, Christian P. 2016. Prader-Willi Syndrome and Schaaf-Yang Syndrome: Neurodevelopmental Diseases Intersecting at the MAGEL2 Gene. In Diseases (Basel, Switzerland), 4, . doi:10.3390/diseases4010002. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28933382/
4. Zhang, Yongjie, Sui, Zhiyuan, Zhang, Zhishuai, Li, Xiaojun, Xing, Feng. 2023. Analysis of the Imprinting Status and Expression of the MAGEL2 Gene During Initiation at Puberty in the Dolang Sheep. In DNA and cell biology, 42, 689-696. doi:10.1089/dna.2023.0166. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37843913/
5. Kozlov, Serguei V, Bogenpohl, James W, Howell, Maureen P, Herzog, Erik D, Stewart, Colin L. 2007. The imprinted gene Magel2 regulates normal circadian output. In Nature genetics, 39, 1266-72. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17893678/
6. Queen, Nicholas J, Huang, Wei, Zou, Xunchang, Mo, Xiaokui, Cao, Lei. 2023. AAV-BDNF gene therapy ameliorates a hypothalamic neuroinflammatory signature in the Magel2-null model of Prader-Willi syndrome. In Molecular therapy. Methods & clinical development, 31, 101108. doi:10.1016/j.omtm.2023.09.004. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37766791/
7. Mejlachowicz, Dan, Nolent, Flora, Maluenda, Jérome, Laquerrière, Annie, Melki, Judith. 2015. Truncating Mutations of MAGEL2, a Gene within the Prader-Willi Locus, Are Responsible for Severe Arthrogryposis. In American journal of human genetics, 97, 616-20. doi:10.1016/j.ajhg.2015.08.010. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26365340/
8. Bosque Ortiz, Gabriela M, Santana, Gustavo M, Dietrich, Marcelo O. 2021. Deficiency of the paternally inherited gene Magel2 alters the development of separation-induced vocalization and maternal behavior in mice. In Genes, brain, and behavior, 21, e12776. doi:10.1111/gbb.12776. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34812568/
9. Wieting, Jelte, Jahn, Kirsten, Bleich, Stefan, Deest, Maximilian, Frieling, Helge. 2024. Sex differences in MAGEL2 gene promoter methylation in high functioning autism - trends from a pilot study using nanopore Cas9 targeted long read sequencing. In BMC medical genomics, 17, 279. doi:10.1186/s12920-024-02053-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39609859/