CHARGE综合症是一个常染色体显性遗传疾病,其特征包括眼球发育不全,心脏缺陷,后鼻孔闭锁,发育延迟,生殖器发育不良,耳朵异常,中枢神经系统异常和一些别的异常。其临床诊断指针主要为“3C”(Coloboma-Choanall atresia-abnormal semicircular Canals),即眼球发育不全-后鼻孔闭锁-半规管发育异常,以及前脑室中隔缺失和后脑共济失调。但CHARGE综合症的病因学并不清楚。60%-80%的CHARGE综合症病人有chd7基因突变。CHD7蛋白隶属于一个可以利用ATP水解释放的能量来改变核小体内组蛋白-DNA结构的CHD家族。CHD7被预测会参与染色质重塑和调节基因表达。然而,CHD7到底是如何参与基因表达调控以及如何导致CHARGE综合症的,人们依然不清楚。在我们的这个研究中,我们详细描述了一个由ENU诱变而来的新的Chd7基因突变小鼠。这个突变被命名为COA1,并被我们定位到4号染色体的近端。后经测序发现这是一个位于Chd7基因第四个外显子A到T转换,并最终导致提前终止。COA1突变的纯合子死于胚胎期10.5天左右,表现出翻身的延迟和神经板发育不全。而COA1的杂合子小鼠则表现出眼球发育不全,发育迟缓,胚胎水肿,胚胎溢血,心血管缺陷,血管新生障碍,后鼻孔闭锁,骨骼发育异常以及中枢神经系统异常,完全再现了CHARGE综合症病人的表型。因此,COA1突变的杂合子小鼠是一个CHARGE综合症的很好的动物模型。55%到85%的CHARGE综合症病人都有中枢神经系统异常,其中前脑的异常最为常见,包括室中隔缺损和嗅球萎缩。可是CHARGE综合症病人前脑发育异常的病因病理尚不甚清楚。我们发现CHd7在胚胎发育早期的中枢神经系统中有表达。接下来我们对CHd7COA1/+胚胎进行组织学分析,发现它们表现出端脑中线发育的异常,其症状主要包括第三脑室和侧脑室扩张,大脑皮层变薄,胼胝体无法穿越中线,脉络丛的形状异常。为了研究清楚CHARGE综合症的中枢神经系统发育异常的病理,我们检查了COA1突变小鼠前脑中线细胞的凋亡和两侧神经上皮细胞的增殖,因为这两个过程是促成前脑中线发育以及前脑脑室形成的关键事件。结果表明CHd7COA1/+胚胎的中线细胞凋亡有所降低,而神经上皮细胞的增殖基本未变。重要的是,我们发现Bmp4,一个调控端脑中线发育的重要分子,其表达在COA1杂合突变小鼠中线上有所下调,而且表达位置也有改变。Bmp4的靶基因,Msxl和Msx2,以及表达位置与Bmp4互补的Foxg1基因的表达都有了相应的改变。我们接下来研究CHd7是如何影响Bmp4的表达。我们发现了一段与CHD7蛋白结合的位于Bmp4下游的片段。我们用luciferase报告基因的方法进一步研究了这个片段的功能。这个片段对SV40启动子以及Bmp4启动子都表现出了抑制的作用。同时这个片段的这种抑制启动子的作用被CHD7蛋白负调节。总而言之,我们首次对CHd7突变的小鼠品系进行了前脑发育异常的研究,有助于了解CHARGE综合症病人前脑发育异常的病理。同时我们的数据还表明,CHD7是通过调节Bmp4的表达来调控前脑中线的发育。而这种调节是通过降低Bmp4下游的一段抑制子(repressive element)的抑制作用来实现的。