COMPASS復(fù)合物是組蛋白H3賴氨酸（H3K4）甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物，其核心蛋白主要由四個(gè)亞基（WRAD）組成，分別是WDR5 （WD repeat-containing protein 5）、ASH2L [ash2 （Absent, small, or homeotic） like]、RbBP5 （Retinoblastoma-binding protein 5）和 DPY-30 （C. elegans dpy-30 homolog）。COMPASS復(fù)合物隨著物種進(jìn)化而趨于復(fù)雜，不同復(fù)合體還存在其他可變因子。因此，條件性敲除WRAD復(fù)合物的核心亞基來(lái)研究COMPASS復(fù)合物對(duì)新皮質(zhì)的影響是一個(gè)很好的策略。

2019年7月16日中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所彭小忠團(tuán)隊(duì)在Cell Reports雜志發(fā)表題為“The COMPASS Family Protein ASH2L Mediates Corticogenesis via Transcriptional Regulation of Wnt Signaling”的研究論文，在烈冰團(tuán)隊(duì)表觀遺傳學(xué)調(diào)控聯(lián)合轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的幫助下揭示了COMPASS復(fù)合物的核心成員ASH2L對(duì)于維持NPC和哺乳動(dòng)物新皮質(zhì)發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生不同的神經(jīng)元類(lèi)型至關(guān)重要，并且能通過(guò)調(diào)控Wnt信號(hào)通路的活性從而影響神經(jīng)干細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)。

文章思路：

1. ASH2L對(duì)新皮質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞層的形成排列至關(guān)重要。

2. ASH2L在神經(jīng)發(fā)育晚期維持新皮質(zhì)前體細(xì)胞的增殖能力。

3. ASH2L參與了發(fā)育中的新皮質(zhì)細(xì)胞的H3K4三甲基化。

4.ASH2L通過(guò)激活Wnt信號(hào)通路活性，調(diào)節(jié)神經(jīng)前體細(xì)胞增殖。

結(jié)果展示：

Ash2l cKO大腦皮層的層狀結(jié)構(gòu)紊亂和神經(jīng)元表達(dá)特異性失調(diào)

研究者在D6-Cre小鼠大腦新皮層發(fā)育早期區(qū)域特異性敲除Ash2l，生成Ash2l條件敲除（Conditional Knockout, cKO）小鼠。與對(duì)照小鼠比較，Ash2l cKO小鼠的存活率低，出現(xiàn)大腦發(fā)育畸形并伴有癲癇癥狀。檢查Ash2l cKO大腦新皮層的神經(jīng)元組織，發(fā)現(xiàn)大腦皮層整體層次紊亂，其中后期生成的上層神經(jīng)元數(shù)量顯著減少并且分布異常，這表明Ash2l cKO皮質(zhì)神經(jīng)形成有缺陷并伴有神經(jīng)元遷移或定位障礙。

Ash2l cKO神經(jīng)前體細(xì)胞數(shù)量減少且增殖異常

通過(guò)對(duì)Ash2l cKO和對(duì)照組中皮質(zhì)神經(jīng)前體細(xì)胞（NPC）標(biāo)記物進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)在皮層神經(jīng)元發(fā)育中后期Ash2l cKO小鼠的NPC細(xì)胞數(shù)目顯著降低，并且通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)檢查發(fā)現(xiàn)NPC細(xì)胞周期循環(huán)動(dòng)力學(xué)發(fā)生改變。這說(shuō)明敲除Ash2l會(huì)使細(xì)胞周期進(jìn)程中斷從而導(dǎo)致NPC增殖減少。

ASH2L在皮層發(fā)育過(guò)程中起到轉(zhuǎn)錄激活劑的作用

為了從分子層面研究ASH2L對(duì)NPC的作用機(jī)制，研究人員對(duì)皮層發(fā)育中后期的皮質(zhì)組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（RNA-Seq），結(jié)果顯示敲除Ash2l導(dǎo)致大多數(shù)基因的下調(diào)表達(dá)，這與轉(zhuǎn)錄激活因子的功能一致；并且GO分析揭示ASH2L直接調(diào)節(jié)的基因與神經(jīng)發(fā)育及細(xì)胞周期進(jìn)展顯著相關(guān)。因此，ASH2L可作為轉(zhuǎn)錄激活因子來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)程序，并且也是晚期NPC有絲分裂和自我更新所必需的。

ASH2L通過(guò)調(diào)控Wnt-β-catenin信號(hào)通路活性來(lái)控制NPC增殖

針對(duì)ASH2L靶基因的 GO Pathway和Wiki pathway分析發(fā)現(xiàn)ASH2L結(jié)合部位的基因主要參與Wnt信號(hào)通路，并且ASH2L cKO的NPC中Wnt通路相關(guān)調(diào)節(jié)因子表達(dá)量下調(diào)。這表明ASH2L可能直接調(diào)節(jié)Wnt信號(hào)通路活性。接下來(lái)通過(guò)體內(nèi)體外熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)表明ASH2L可以通過(guò)調(diào)控Wnt-β-catenin通路活性，調(diào)節(jié)NPC增殖。研究者通過(guò)載體轉(zhuǎn)染方式過(guò)表達(dá)β-catenin，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)β-catenin可以彌補(bǔ)由ASH2L缺失引起的NPC增殖缺陷。

綜上，該研究通過(guò)RNA-Seq和后續(xù)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)揭示了ASH2L作為轉(zhuǎn)錄激活因子，調(diào)控Wnt-β-catenin信號(hào)通路的活性從而影響皮層NPC以及大腦皮層的形成發(fā)育。該研究為探討不同層次神經(jīng)元時(shí)序性命運(yùn)決定以及NPC增殖分化調(diào)控提供了一種新的分子機(jī)制。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.06.055

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124719308289

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