从细胞周期调控角度研究CUL4B基因在X连锁智力低下综合征发生中的作用机制

我们和英国学者在9个X连锁智力低下综合征家系患者中检测到CUL4B基因突变，说明CUL4B基因是重要的X连锁智力低下综合征致病基因。CUL4B属于Cullin基因家族，该家族成员作为泛素连接酶复合物的支架蛋白参与调节细胞周期蛋白、转录因子、肿瘤抑制蛋白和组蛋白等多种蛋白。但目前对CUL4B的生物学功能几乎一无所知。我们的前期研究发现CUL4B丧失功能突变女性携带者表现为X染色体失活完全偏移，提示CUL4B基因可能在细胞增殖和细胞周期调控中发挥重要作用。本研究拟从细胞周期调控角度探讨CUL4B基因突变引起疾病表型的发病机制。通过对比分析患者和正常对照个体皮肤成纤维细胞的细胞周期进展特征及相关调控分子，研究CUL4B基因丧失功能突变对细胞周期和DNA复制的影响及其作用机制，为阐明CUL4B基因在X连锁智力低下综合征发生中的作用机制和认识CUL4B基因的功能奠定基础。

CUL4B属于cullin家族，该家族成员参与构成最大的一类E3泛素连接酶，在包括DNA损伤修复以及细胞周期中都发挥着重要调控功能。我们过去研究结果显示CUL4B突变可以导致X连锁智力低下综合征，并且提示该基因可能在细胞增殖中具有重要的调控功能。在该基金项目资助下，我们对CUL4B在细胞增殖尤其是DNA复制中的功能及其作用机制进行了探索。结果显示CUL4B表达下调可导致细胞增殖减慢以及cycin E的蛋白降解障碍，并且CUL4B调控细胞增殖的功能有赖于其在细胞核内的定位。我们还发现，CUL4B表达下调能够导致细胞基因组不稳定性升高，细胞微核数量上升，提示该基因在基因组稳定性维持中具有重要作用。此外，在DNA复制过程中，CUL4B还能够通过调控miRNA371和miR372的表达进而调控细胞周期蛋白激酶CDK2的表达以及Cdc6的磷酸化，在DNA复制起始中发挥重要功能。在小鼠中，cul4b的缺失能够导致小鼠胚胎期致死，其机制可能与胎盘发育障碍有关。通过以上研究，我们进一步明确了CUL4B在细胞增殖调控中的功能及其机制，为深入了解CUL4B的功能以及相关疾病治疗奠定理论基础。