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Angelman综合征是一种严重的遗传性神经发育疾病,主要症状表现为严重的智力障碍、运动失调、语言障碍以及其他异常行为特征。Angelman综合征是由于UBE3A基因不能表达蛋白产物所导致的。UBE3A基因编码泛素连接酶E3A蛋白,参与蛋白的泛素化降解途径。为了解析UBE3A的神经生物学功能以及AS的病理发生机制,本文构建了dube3a的多种突变体及UAS-dube3a和dube3a-RNAi转基因果蝇,并制备了特异性单克隆抗体。研究表明,dube3a缺失突变后果蝇仍可存活,且育性正常,说明该基因对果蝇生存和繁殖能力的影响不大。dube3a突变体幼虫爬行和翻转能力正常,但爬行轨迹却有明显异常,因此我们推测dUBE3A可能影响果蝇神经系统的发育和功能。dube3a突变体轴突生长缺陷以及神经肌肉突触发育异常,且dube3a在感觉神经器官中过高表达会导致果蝇粗糙眼的产生和刚毛生长的异常,这些结果说明该蛋白影响果蝇神经系统的发育。
dube3a突变导致神经肌肉突触末端过度生长,比野生型的卫星突触扣结显著增多,说明dUBE3A参与突触扣结形成的调控过程。然而,当dube3a基因与pbl基因(编码一种Rho-GEF)共同突变时,卫星突触扣结的数目明显减低,说明pbl的突变可以挽救dube3a突变时的表型,二者存在遗传学的相互作用。另外,pbl的过高表达可以挽救dube3a过高表达导致的异常刚毛表型,进一步提示,PBL可能处于dUBE3A的下游。免疫共沉淀实验表明dUBE3A与PBL存在直接相互作用。综上所述,dUBE3A可能通过调控PBL从而调控果蝇神经肌肉突触的发育。
dube3a突变体的神经突触表型与微丝动态调控途径中的某些基因(如Nwk,Wasp)突变体表型类似,所以我们推测dUBE3A可能参与微丝蛋白的调控而发挥其在神经系统中的功能。本论文还利用蛋白质组学方法分析了dube3a突变体中蛋白差异表达状况,结果显示,当dube3a基因缺失时,绝大部分蛋白的表达没有变化。质谱鉴定的13个显著差异表达的蛋白都参与果蝇基本生存途径。这一结果为进一步解析dUBE3A在神经系统中的功能奠定了基础,也对了解Angelman综合征及同类智障疾病的病理机制有所帮助。