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阿尔茨海默病中假基因ACTBP2通过表观调控机制增加血脑屏障通透性的研究

作者及机构
本研究由Qianshuo Liu（中国医科大学）、Xiaobai Liu（中国医科大学盛京医院）、Defeng Zhao等共同完成，通讯作者为Yixue Xue（中国医科大学）。研究成果发表于《Cell Death Discovery》期刊（2021年，第7卷，文章编号142）。

学术背景
阿尔茨海默病（AD）的核心病理特征之一是β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积，而血脑屏障（BBB）功能障碍被认为是AD早期事件。假基因（Pseudogene）虽无编码蛋白功能，但近年研究发现其可通过表观调控参与疾病进程。本研究首次聚焦假基因ACTBP2在Aβ微环境中对BBB通透性的调控机制，旨在揭示ACTBP2/KHDRBS2/HEY2信号轴在AD中的作用，为AD治疗提供新靶点。

研究流程与方法
1. 模型构建与表型分析
- 研究对象：
- 体外BBB模型：采用永生化人脑微血管内皮细胞（hCMEC/D3）与周细胞、星形胶质细胞共培养，模拟Aβ1-42微环境（5 μM处理48小时）。
- 体内模型：6月龄APP/PS1转基因小鼠（n=24），分为对照组、shKHDRBS2组和shHEY2组（每组n=8）。
- 检测指标：
- BBB通透性：跨内皮电阻（TEER）和辣根过氧化物酶（HRP）渗透实验。
- 紧密连接蛋白（TJPs）：ZO-1、Occludin、Claudin-5的mRNA和蛋白表达（qRT-PCR、Western blot、免疫荧光）。

1. 分子机制解析

   • ACTBP2功能验证：
     
     • 通过shRNA敲低ACTBP2后，TEER值升高、HRP渗透降低，TJPs表达上调；回补ACTBP2可逆转此效应（图1）。
       
     • RNA免疫共沉淀（RIP）和RNA pull-down证实ACTBP2与组蛋白甲基转移酶KMT2D/WDR5直接结合（图3）。
       
   • 表观调控机制：
     
     • 染色质免疫共沉淀（ChIP）显示ACTBP2招募KMT2D/WDR5至KHDRBS2启动子区（-1000至-1500 bp），促进H3K4me3修饰（图3e-h）。
       
     • 染色质RNA纯化（CHIRP）证实ACTBP2直接结合KHDRBS2启动子（图3f-g）。
       
   • 下游信号通路：
     
     • KHDRBS2通过结合HEY2 mRNA的3’UTR增强其稳定性（图5c-d），而HEY2作为转录抑制因子，直接抑制ZO-1、Occludin、Claudin-5的启动子活性（图6）。
       

2. 体内验证

   • 通过腺相关病毒（AAV2/9）递送shKHDRBS2或shHEY2至APP/PS1小鼠脑微血管，免疫组化显示TJPs表达显著升高（图7），证实该通路在AD模型中的调控作用。

主要结果
1. ACTBP2上调促进BBB通透性：Aβ1-42微环境中，ACTBP2通过招募KMT2D/WDR5复合物，催化KHDRBS2启动子区H3K4me3修饰，激活KHDRBS2转录（图2-3）。
2. KHDRBS2稳定HEY2 mRNA：KHDRBS2作为RNA结合蛋白（RBP），结合HEY2 mRNA的3’UTR延长其半衰期（图5f），导致HEY2蛋白表达增加。
3. HEY2抑制紧密连接蛋白：HEY2通过结合ZO-1（-788 bp）、Occludin（-79 bp）和Claudin-5（-637/-242 bp）的启动子区，抑制其转录（图6）。
4. 体内实验验证：敲低KHDRBS2或HEY2可显著恢复APP/PS1小鼠脑微血管TJPs表达（图7c），改善BBB功能。

结论与意义
本研究首次揭示假基因ACTBP2通过表观遗传调控KHDRBS2/HEY2轴增加BBB通透性的分子机制：
- 科学价值：阐明了非编码RNA在AD中调控BBB功能的新途径，拓展了假基因参与表观调控的认知。
- 应用价值：ACTBP2/KHDRBS2/HEY2轴可作为AD早期干预的潜在靶点，尤其是针对BBB功能障碍的治疗策略。

研究亮点
1. 创新性发现：首次报道ACTBP2通过招募甲基转移酶复合物调控下游基因的表观修饰。
2. 方法学创新：结合CHIRP、 nascent RNA捕获等新技术，解析RNA-蛋白质-染色质互作网络。
3. 转化意义：体内外