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常染色体隐性遗传小颅畸形(autosomal recessive primary microcephaly,MCPH)是一种神经系统发育障碍疾病,病人主要表现为头围减小,并伴随一定程度的智力障碍。磁共振扫描显示病人整个大脑明显减小、脑回肥厚,白质和灰质界限不明显。影响严重的区域主要为大脑皮质。WDR62(WD40-Repeat Protein62)是最近发现的小颅畸形病致病基因,又称MCPH2。据推测,WDR62在大脑皮层发育过程中起着重要的作用,但是这个推测还没有在动物模型中得到验证,其作用机理也不十分清楚。 本文初步研究了WDR62在脑发育过程中的作用和WDR62突变在MCPH中扮演的角色。采用子宫内电转技术以及基因敲除技术,研究了WDR62缺失对大脑皮层发育的影响,及其潜在的致病机理。研究结果表明敲降WDR62会造成神经细胞在大脑皮层的分布发生改变,转染WDR62 shRNA的细胞主要聚集在大脑的间隙层(intermediatezone,IZ)。一方面,细胞不能迁移到皮层(cortical plate,CP)暗示神经迁移缺陷,另一方面室管膜层(ventricularzone,VZ)细胞显著减少暗示神经干细胞的自我更新或分化出现问题。进一步通过对大脑切片进行Pax6、Sox2和P-H3等分子标记染色,并追踪神经干细胞的自我更新及分化过程。发现WDR62敲降引起神经前体细胞纺锤体形成异常,增殖减少、分化提前,并最终导致神经元数量减少。这一表型可以通过过表达野生型WDR62来恢复,而过表达MCPH相关的5种WDR62突变蛋白则不能恢复WDR62缺失引起的表型。WDR62包含WD40重复结构域和MKK7-JNK结合结构域。研究表明WDR62与JNK1的互作对于WDR62的功能至关重要。JNK结合位点突变的WDR62失去了激活JNK的能力,并且不能挽救WDR62敲降的表型。降低JNK1的表达导致类似于WDR62敲降的表型;过表达激活的JNK1可以很好地挽救WDR62敲降导致的神经干细胞减少的表型。这些结果提示WDR62可能是通过JNK1来调控神经干细胞的增殖和分化。在小鼠中敲除Wdr62基因,发现Wdr62基因敲除小鼠(knock out,KO)的大脑明显变小,证实其可以作为小颅畸形的模型进行研究。进一步分析验证了WDR62缺失造成神经干细胞对称性分裂明显减少及分化提前,最终导致神经干细胞减少以及后续产生神经元数量的减少及小颅畸形。Wdr62KO小鼠与对照小鼠相比,胚胎大脑皮层区JNK活性显著减少。通过转基因技术在Wdr62 KO小鼠中表达激活的JNK1可以挽救Wdr62 KO小鼠神经干细胞提前分化和干细胞减少等多种表型。MEKK3作为JNK的上游表现出部分类似WDR62或JNK1的表型。综上所述,本研究表明WDR62在皮层神经干细胞发育过程中起着关键作用,并且是通过调控JNK信号通路来影响大脑的发育过程。