B-cell CLL/lymphoma 9(BCL9)基因首次从B细胞急性淋巴瘤前体中被克隆出来,并且在正常人胚胎大脑中获得了全长的BCL9cDNA。BCL9蛋白是β-catenin介导的Wnt信号转录的必要分子。BCL9在哺乳动物中的同源物是BCL9L,在果蝇中是Legless,在非洲爪蟾蜍中是XBCL9。在过去的二十年中,关于BCL9功能的研究主要集中在各种肿瘤的病因学中。在结肠上皮和多发性骨髓瘤细胞中,BCL9和BCL9L能够促进Wnt信号的转录。在脊椎动物正常胚胎体轴发育中,BCL9-Pygo形成的二聚体是必不可少的。当BCL9和BCL9L同时缺失时,小鼠在胚胎期是致死的。Claudio Cantu的研究证明在视神经发育中BCL9是Pax6依赖性的。这些研究证明BCL9在脊椎动物发育中的重要作用。近几年,我院和其他人类遗传学研究所相继报道BCL9基因的常见变异与精神疾病有关联,这些疾病包括精神分裂症、双向情感障碍和自闭症。Wnt信号通路与胚胎发育、神经元发育和神经系统网络的形成都息息相关。并且,Wnt信号通路中的很多分子功能丧失会导致精神分裂症相关神经功能的异常。BCL9基因是Wnt信号中的一个功能基因,同时它所在的染色体位置容易发生微缺失和微重复,这意味着患精神疾病的风险高,因此BCL9基因是精神疾病的一个潜在的候选基因。所以,我们作出假设,BCL9基因作为Wnt信号中的原癌基因可能与精神疾病的发病机制有关。在本论文中,我们利用三种不同的小鼠模型研究BCL9在大脑中的功能和机制。首先我们做了BCL9基因在小鼠大脑中的表达研究。我们利用免疫荧光和蛋白印迹实验观察到小鼠从胚胎期到成年期的大脑皮层中都有BCL9蛋白的表达。我们发现在胚胎期第13.5天敲减BCL9能够严重影响皮层神经元的迁移,导致Wnt目的基因表达的下降。而且在出生后三天BCL9敲减的幼鼠表现出鸣叫频率的增加。重要的是,BCL9功能的丧失造成了电压依赖性钠通道蛋白表达的增加,并且改变了迁移中神经元的兴奋性。我们的发现表明,BCL9基因可能是神经发育疾病的一个重要因素。然后,我们通过大脑立体定位注射将Control shRNA或BCL9shRNA注射到成年小鼠的齿状回中来进行一系列的行为学检测。我们发现BCL9敲减后行为学发生异常,包括在旷场实验中探索走动的总路程增加以及在情景恐惧实验中恐惧记忆的增强。它们分别表明BCL9敲减小鼠有精神分裂症相关的表型和增强的恐惧记忆。同时,我们观察到BCL9敲减导致海马微环路中CA1神经元的LTP下降。这些结果表明BCL9蛋白在成年小鼠海马行使正常功能中发挥着重要作用。最后,我们通过TALEN手段构建出BCL9基因敲除小鼠,研究BCL9基因的缺失是否影响小鼠的正常发育。我们发现,BCL9敲除小鼠与同窝野生性相比,表现出严重的发育缺陷,包括体型变小、体重减轻。敲除小鼠在社交测试中有社交障碍,强迫游泳实验中过度活跃,高架十字迷宫实验中在开放臂待的时间增加。与迁移中神经元相似,BCL9功能丧失导致电压依赖性瞬时内向电流的增加和动作电位的减少。在三种不同的小鼠模型中,我们都观察到抑制BCL9基因的表达能够下调Wnt信号通路,影响小鼠的行为学,并且改变神经元的电生理特性。2015年,有文章报道在大鼠心肌细胞中激活Wnt信号能够抑制钠通道蛋白表达和功能。结合本论文的研究结果,我们认为BCL9基因作为神经发育疾病候选基因能够将Wnt信号和电压依赖性钠通道联系到一起。在肿瘤中,研究者发现BCL9基因的过量表达促使肿瘤细胞分裂、迁移和增强其侵袭性。抑制BCL9表达能够抑制肿瘤的恶性化,从而增加小鼠的存活率。在本文中,我们在小鼠大脑中抑制BCL9的表达从而导致小鼠异常的行为学和神经元兴奋性的改变。已有文章报道,精神分裂症患者的癌症发病率低于一般人群。因此,BCL9可能是一个潜在的能够在精神分裂症和癌症中发挥相反角色的蛋白。综上所述,BCL9基因可作为研究原癌基因突变引起的神经发育疾病的小鼠模型的有效靶点。本论文是首次探究BCL9在神经系统中的功能,BCL9基因的缺失可能是神经发育疾病的重要致病因素。