STTT：宋伟宏/李家大/张韵发现α-分泌酶剪切CNTNAP2障碍导致孤独症

接触蛋白相关蛋白样2基因（CNTNAP2）的突变与自闭症谱系障碍（ASD）相关，CNTNAP2蛋白的胞外域脱落在其功能中发挥着重要作用。然而，参与CNTNAP2 C端裂解的关键酶很大程度上仍然是未知，并且ASD相关突变对该过程的影响及其在ASD发病机制中的作用仍然难以捉摸。

2024年3月1日，温州医科大学、首都医科大学及中南大学等多单位合作，宋伟宏、李家大及张韵共同通讯（张晴、邢蒙恩及鲍正凯为文章的共同第一作者）在Signal Transduction and Targeted Therapy杂志在线发表题为“Contactin-associated protein-like 2 (CNTNAP2) mutations impair the essential α-secretase cleavages, leading to autism-like phenotypes”的研究论文，该研究发现致病性突变对裂解的抑制是ASD发病机制的基础，而其C末端片段的上调或成为潜在的治疗靶点。在机制上，CNTNAP2经历弗林蛋白酶、ADAM10/17依赖性α分泌酶和早老素依赖性γ分泌酶的连续裂解。CNTNAP2中ADAM10和ADAM17的切割位点位于其C端残基I79和L96，并且ADAM10的主要α切割产物C79是随后的γ分泌酶切割生成CNTNAP2胞内结构域（CICD）所必需的。

ASD相关的CNTNAP2突变会损害生成C79的α裂解，这种抑制会导致Cntnap2^-I1254T敲入小鼠出现ASD样症状。最后，C79的外源表达改善了Cntnap2^-I1254T敲入和Cntnap2^−/−敲除小鼠的自闭症样表型，这表明α-分泌酶对于CNTNAP2加工及其功能至关重要。综上所述，这些数据表明CNTNAP2中α-裂解位点的突变会导致类似自闭症样的社会行为异常，而恢复α-裂解产物C79的表达可改善这一表型。

自闭症是一种常见的神经发育障碍疾病，其特征是沟通、社交互动以及重复、限制性行为和兴趣缺陷。由于CNTNAP2基因在自闭症患者中发现了突变，因此被认为与该疾病相关。Cntnap2敲除小鼠在社交方面表现出自闭症表型活动和重复行为，以及神经发育的病理变化，并被广泛用作自闭症谱系障碍研究的动物模型。然而，CNTNAP2在自闭症中的作用机制仍然难以捉摸。

人CNTNAP2是一种1型跨膜蛋白，由1331个氨基酸组成。编码人CNTNAP2蛋白的基因位于7号染色体上。CNTNAP2蛋白属于Neurexin家族的CNTNAP亚家族，具有细胞粘附分子的功能。它最初是在白质神经节近旁区与电压门控钾通道Kv1和瞬时轴突糖蛋白-1（TAG-1）的复合物中发现的。CNTNAP2也位于突触前和突触后的位置，在轴突生长、脊柱发育中发挥着重要作用。最近的研究表明，CNTNAP2全长蛋白及其C末端片段的半衰期约为3-4小时。其降解依赖于泛素-蛋白酶体系统（UPS）和巨自噬-溶酶体途径，而后者是CNTNAP2降解更常见的途径。

CNTNAP2具有长的细胞外N端和短的细胞内C端。CNTNAP2被基质金属蛋白酶9（MMP9）裂解，脱落的胞外域调节Ca²⁺稳态和神经元网络同步。近期的研究表明，CNTNAP2被早老素依赖性γ分泌酶裂解产生CNTNAP2胞内结构域（CICD），所表达CICD的作用可改善自闭症样行为。除了γ分泌酶裂解外，CNTNAP2还经历弗林蛋白酶和解整合素和金属蛋白酶（ADAM）依赖性α分泌酶的复杂蛋白水解加工。ADAM10的主要α-裂解产物C79是随后的γ-分泌酶裂解生成CICD所必需的。

CNTNAP2 处理示意图，成熟的 CNTNAP2 经历弗林蛋白酶和 α-、γ-分泌酶的连续裂解（图片来源 Signal Transduction and Targeted Therapy ）

该研究证实了ASD相关的致病性CNTNAP2突变抑制了α-裂解，导致体内自闭症样表型，而α-裂解产物C79的外源表达改善了Cntnap2^-I1254T敲入和Cntnap2^−/−中的自闭症样表型。此外，将CNTNAP2-C79或CNTNAP2-CICD补充到生理水平可能是治疗ASD的潜在途径。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41392-024-01768-6