Med13,也称为Mediator complex subunit 13,是一种编码Mediator复合体中一个亚基的基因。Mediator复合体是一种多蛋白复合体,在真核生物中起着连接DNA结合转录因子和RNA聚合酶II转录机器的作用,从而调节基因表达。Med13作为Mediator复合体中CDK8激酶模块的组成部分,在基因表达调控和转录过程中发挥关键作用。Med13的功能涉及到多种生物学过程,包括神经发育、代谢调控和疾病发生等。
多篇研究表明,Med13基因突变与多种神经发育障碍相关。例如,一项病例报告显示,一位患有自闭症谱系障碍(ASD)的儿童在接受全外显子测序(WES)后,发现了一个MED13基因的不确定杂合变异。该患者表现出典型的ASD特征,包括社交和沟通障碍、兴趣受限、重复行为和特征性面部畸形。这一变异的发现为Med13基因在ASD发病机制中的潜在作用提供了进一步证据[1]。
另一项研究描述了13名携带MED13基因蛋白改变变异的受影响个体,其中11个是新生变异。所有患者都存在智力障碍和/或发育迟缓,包括言语迟缓或障碍。其他在两个或更多患者中报告的特征包括自闭症谱系障碍、注意力缺陷多动障碍、视神经异常、Duane异常、肌张力减退、轻微的先天性心脏病和面部畸形。这些发现表明,MED13基因突变与一种新的神经发育障碍相关,并进一步证实了Med13在神经发育中的作用[2]。
此外,Med13基因突变还与发育和癫痫性脑病相关,包括婴儿痉挛。一项研究表明,一位患有癫痫性脑病和婴儿痉挛的24个月大男孩,通过三重WES检测发现了一个MED13基因的新生错义变异。这一发现扩大了与婴儿痉挛相关的遗传景观,并将早期发作的发育和癫痫性脑病与婴儿痉挛的特征添加到先前描述的泛发性癫痫中[3]。
除了在神经发育中的作用外,Med13还与α-突触核蛋白相关的神经退行性变相关。研究表明,Med13和糖酵解是α-突触核蛋白相关神经退行性变的保守修饰因子。α-突触核蛋白在突触核蛋白病中起着重要作用,如帕金森病(PD)。研究发现,Med13和糖酵解酶在α-突触核蛋白相关神经退行性变中被共上调。这些发现为帕金森病治疗提供了新的思路[4]。
除了在神经发育和神经退行性疾病中的作用外,Med13还参与代谢调控。研究发现,Med13依赖的骨骼肌基因程序控制全身葡萄糖稳态和肝脏代谢。骨骼肌特异性MED13敲除小鼠表现出对肝脏脂肪变的抵抗力,通过激活增强肌肉葡萄糖摄取和储存为糖原的代谢基因程序。这一发现揭示了骨骼肌如何通过调节肝脏对高脂肪饮食的反应来控制葡萄糖代谢和肝脏脂肪积累的分子机制[5]。
除了在人类中的作用外,Med13在植物中也具有重要作用。研究发现,HSI2抑制因子通过招募MED13和HDA6来直接下调种子成熟基因表达。HSI2和MED13的过表达导致种子成熟基因表达和脂质积累的降低,而med13突变体则表现出相反的表型。这些发现表明,HSI2、MED13和HDA6共同参与种子成熟基因的表达调控[6]。
综上所述,Med13基因在神经发育、代谢调控和疾病发生中发挥着重要作用。Med13基因突变与多种神经发育障碍相关,包括自闭症谱系障碍和智力障碍。Med13还与α-突触核蛋白相关的神经退行性变相关,并参与代谢调控和种子成熟基因的表达调控。对Med13基因的研究有助于深入理解其在生物学过程中的作用,为神经发育障碍和神经退行性疾病的诊断、治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Rivera, Marlene D, Aponte, Stephanie N, Rivera, Felix, Arciniegas, Norma J, Carlo, Simón. 2024. MED13 Gene Mutation Related to Autism Spectrum Disorder: A Case Report. In Cureus, 16, e59904. doi:10.7759/cureus.59904. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38854223/
2. Snijders Blok, Lot, Hiatt, Susan M, Bowling, Kevin M, Kleefstra, Tjitske, Cooper, Gregory M. 2018. De novo mutations in MED13, a component of the Mediator complex, are associated with a novel neurodevelopmental disorder. In Human genetics, 137, 375-388. doi:10.1007/s00439-018-1887-y. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29740699/
3. Trivisano, Marina, De Dominicis, Angela, Micalizzi, Alessia, Novelli, Antonio, Specchio, Nicola. 2022. MED13 mutation: A novel cause of developmental and epileptic encephalopathy with infantile spasms. In Seizure, 101, 211-217. doi:10.1016/j.seizure.2022.09.002. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36087421/
4. Ren, Mengda, Yang, Ying, Heng, Kelsey Hwee Yee, Zhang, Jing, Koh, Tong-Wey. . MED13 and glycolysis are conserved modifiers of α-synuclein-associated neurodegeneration. In Cell reports, 41, 111852. doi:10.1016/j.celrep.2022.111852. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36543134/
5. Vissers, Lisenka E L M, Kalvakuri, Sreehari, de Boer, Elke, Bodmer, Rolf, de Brouwer, Arjan P M. 2020. De Novo Variants in CNOT1, a Central Component of the CCR4-NOT Complex Involved in Gene Expression and RNA and Protein Stability, Cause Neurodevelopmental Delay. In American journal of human genetics, 107, 164-172. doi:10.1016/j.ajhg.2020.05.017. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32553196/
6. Amoasii, Leonela, Holland, William, Sanchez-Ortiz, Efrain, Bassel-Duby, Rhonda, Olson, Eric N. . A MED13-dependent skeletal muscle gene program controls systemic glucose homeostasis and hepatic metabolism. In Genes & development, 30, 434-46. doi:10.1101/gad.273128.115. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26883362/