Cell：使用靶向转录的抑制剂，成为治疗脆
性X综合征的新途径
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脆性X综合征（FXS）是智力障碍和自闭症的主要遗传因素。

FXS是由脆弱X智力迟钝蛋白（FMRP）的功能丧失引起的，其抑制目标转录本的翻译。

FMRP的大多数良好表征的目标转录物是突触蛋白，但靶向这些蛋白质尚未提供有效的治疗。

在这里，来自美国洛克菲勒大学的研究团队研究了一组编码转录调节因子，特别是染色质相关蛋白的FMRP靶标。

发现小鼠中FMRP的缺失引起染色质调节的广泛变化和异常的基因表达。

为了确定靶向表观遗传因子是否能逆转与病症相关的表型，作者聚焦于Brd4，FMRP靶向的一种BET蛋白和染色质读者“reader”。

抑制Brd4（JQ1/CX-4945）减轻了与FXS相关的许多表型。

总之， FMRP的缺失导致显著的表观遗传学错配，通过表观遗传调节因子如Brd4来靶向转录可能为FXS提供新的治疗方法。

该论文发表于《Cell》。

作者发现FMRP的靶标除了与突触功能相关的转录本之外，还有一些不成比例的编码染色质和转录调节因子的直接FMRP靶标。

即FMRP除了调节突触蛋白外还调节染色质相关蛋白。

FMRP抑制翻译，其缺失可以增加靶蛋白的水平。

相对于野生型（WT），在Fmr1敲除（KO）小鼠培养的皮质神经元中，包括Brd4，MLL1和p300在内的几种染色质相关FMRP靶标增加；“活性”染色质相关组蛋白修饰也被检测到强大的增加，包括H3赖氨酸4三甲基化（H3K4me3），H3赖氨酸27乙酰化（H3K27ac），H4赖氨酸8和16乙酰化（H4K8ac和H4K16ac）。

相比之下，与“抑制性”染色质相关的H3K27me3没有变化。

组蛋白修饰的广泛变化意味着转录也可能被错配。

使用RNA测序发现KO神经元中基因表达的强烈变化。

还发现在FXS错配基因和自闭症易感性基因之间存在非常明显的重叠，特别是对FXS上调基因。

值得注意的是，抑制剂JQ1[其抑制溴和末端结构域（BET）蛋白质，包括FMRP靶标Brd4]会干扰这些基因的表达。

此外，作为FMRP
靶标的染色质相关蛋白和转录因子都可能导致FXS中的异常转录，其中一些靶点如Brd4是关键贡献者。

进一步实验发现Brd4在FXS小鼠中表达上调，并显示与KO神经元中靶基因的结合增加，Brd4很可能是逆转Fmr1 KO神经元中转录变化的靶标。

如预期的那样，JQ1（抑制Brd4）引起基因表达的广泛变化。

值得注意的是，在KO神经元中上调的每个显著富集基因组均被JQ1下调。

鉴于JQ1逆转了KO的转录变化，如果转录变化对于潜在的疾病机制和表型很重要，可能会逆转FXS中观察到的一些功能缺陷。

使用大理石掩埋来测量小鼠的持久性和重复性行为，发现KO小鼠比WT小鼠掩埋更多的大理石，但JQ1治疗反转了这种表型，将数量返回到WT水平。

相比之下，在具有Brd4正常水平和转录的WT小鼠中，JQ1具有有害的作用，例如阻断记忆形成。

总之，这些数据表明JQ1可逆转FXS中的神经元缺陷和行为表型。

Brd4（在FXS中）或Brd4突变（在ASD患者中）的过量和过量活化可导致神经元功能障碍。

作者假设通过联合抑制Brd4和酪蛋白激酶2（CK2，激活Brd4的激酶），可以更特异地靶向活性Brd4。

作者确定了对目标基因影响最小的JQ1（抑制Brd4）和CX-4945（抑制CK2）的浓度。

虽然两种药物单独使用没有明显作用，但它们一起
能够显著降低FXS中增加的关键基因的表达。

低剂量的JQ1与低剂量的CX-4945相结合，成功逆转了FXS的表型，而且没有任何可观察到的副作用。

总之，JQ1和CX-4945的组合抑制了活化的Brd4，通过靶向染色质相关蛋白降低转录可能有益于治疗FXS。

总之，这项研究强调了神经发育中染色质调节的重要性，并且揭示了广泛的表观遗传学错配是治疗FXS的重要因素，使用抑制转录产物的药物可能会提供新的治疗途径。