Shank3是一种在突触后密度中富集的突触脚手架蛋白,在兴奋性突触的形成、成熟和维持中发挥着重要作用。Shank3的缺失会导致22q13.3缺失综合征(也称为Phelan-McDermid综合征),这是一种以严重表达性语言和言语延迟、低张力、全身发育迟缓和自闭行为为特征的发育障碍。由于在自闭症谱系障碍(ASD)患者中已鉴定出几种SHANK3突变,因此SHANK3被认为是ASD的病理发生和神经病理学中起关键作用的基因。
SHANK3基因含有五个CpG岛,其组织特异性表达受到DNA甲基化的表观遗传调控。研究表明,在发育中的啮齿动物脑中,SHANK3变体表达受到DNA甲基化对基因内启动子的调控。研究人员发现了在靠近小鼠脑中CpG岛2的位置起始转录的新型SHANK3转录本。Shank3突变小鼠表现出类似自闭症的行为,包括社交互动受损和重复行为。这些发现表明,Shank3在高级脑功能中发挥着重要作用,其表达受到表观遗传调控,并且与ASD的发生有关[1]。
Shank3突变小鼠表现出自伤性重复梳理和社交互动受损。细胞、电生理和生化分析揭示了Shank3突变小鼠中纹状体突触和皮层-纹状体通路的缺陷。这些发现表明,Shank3在正常神经元连接的发育中起着关键作用,并建立了Shank3基因破坏与小鼠自闭症样行为的因果关系[2]。
一项研究旨在评估SHANK3基因多态性是否与自闭症的易感性相关。该研究收集了90名自闭症患者的样本和100名对照个体的样本,并使用PCR-RFLP方法进行基因分型。研究结果显示,在病例和对照组之间,基因型分布存在显著差异。携带TC基因型的个体与自闭症障碍的风险增加相关。这些结果表明,SHANK3 rs9616915多态性与自闭症的风险增加相关[3]。
研究人员开发了一种斑马鱼模型,以研究shank3突变对社交传染的影响。他们使用CRISPR-Cas9技术对shank3a基因进行突变,这是斑马鱼中发现的一个与人类基因具有更高同源性和功能保守性的旁系同源基因。突变体与野生型在两个阶段的协议中进行比较,该协议涉及观察两个冲突状态,然后在没有差异的情况下回忆和区分他人。结果表明,shank3突变通过注意力缺陷导致社交传染受损,并改变了神经可塑性基因的表达。这些发现揭示了shank3突变与注意力控制、情感识别困难和社交传染之间的因果关系[4]。
Shank3是自闭症发生和发展中一个重要的分子,其缺失会导致自闭症样行为。Shank3的缺失与纹状体突触和皮层-纹状体通路的缺陷有关,这表明Shank3在正常神经元连接的发育中起着关键作用。此外,Shank3突变还会导致社交传染受损,这可能是由于注意力缺陷和情感识别困难所导致的。这些研究结果为理解自闭症的病理发生和神经机制提供了重要的线索,并为开发治疗自闭症的新策略提供了理论基础。
参考文献:
1. Uchino, Shigeo, Waga, Chikako. 2012. SHANK3 as an autism spectrum disorder-associated gene. In Brain & development, 35, 106-10. doi:10.1016/j.braindev.2012.05.013. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22749736/
2. Peça, João, Feliciano, Cátia, Ting, Jonathan T, Fu, Zhanyan, Feng, Guoping. 2011. Shank3 mutant mice display autistic-like behaviours and striatal dysfunction. In Nature, 472, 437-42. doi:10.1038/nature09965. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21423165/
3. Mashayekhi, Farhad, Mizban, Nahid, Bidabadi, Elham, Salehi, Zivar. 2016. The association of SHANK3 gene polymorphism and autism. In Minerva pediatrics, 73, 251-255. doi:10.23736/S2724-5276.16.04539-4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27271042/
4. Kareklas, Kyriacos, Teles, Magda C, Dreosti, Elena, Oliveira, Rui F. 2023. Autism-associated gene shank3 is necessary for social contagion in zebrafish. In Molecular autism, 14, 23. doi:10.1186/s13229-023-00555-4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37391856/