科研（IF：18.688） |Neuron：核ATXN1相互作用体在脊髓小脑性共济失调1型中的作用

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编译：微科盟煎蛋，编辑：微科盟Emma、江舜尧。

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导读

脊髓小脑性共济失调1型（SCA1）是一种由广泛表达的蛋白质ATXN1突变引起的聚合性神经退行性疾病；表现为细胞群选择性退变。多聚谷氨酰胺延伸的ATXN1与转录抑制因子CIC的相互作用是小脑浦肯野细胞发病的机理；但这种相互作用在其他脆弱细胞中的重要性仍然未知。在这里，我们突变了Atxn1154Q/2Q小鼠的154Q敲入等位基因，以全面阻止ATXN1-CIC相互作用。这种正常化的全基因组CIC结合只是部分纠正了转录和行为表型，表明疾病发病机制中涉及其他因素。使用无偏蛋白质组学，我们鉴定出三个与ATXN1相互作用的转录因子：RFX1，ZBTB5和ZKSCAN1。我们在SCA1小鼠和患者来源的神经元中观察到RFX1和ZKSCAN1靶基因表达的改变，突出了它们对疾病的潜在贡献。总之，这些数据强调了SCA1中驱动细胞脆弱性的机制的复杂性。

亮点

ATXN1-CIC复合物可导致SCA1浦肯野细胞损伤，但对其他细胞影响最小。

CIC DNA结合在SCA1中增强，并通过破坏ATXN1-CIC复合物使其正常化。

ATXN1与其他转录因子RFX1，ZBTB5和ZKSCAN1相互作用。

在SCA1小鼠和患者细胞中，多个ATXN1相互作用的靶标发生改变。

论文ID

原名：Disruption of the ATXN1-CIC complex reveals the role of additional nuclear ATXN1 interactors in spinocerebellar ataxia type 1译名：ATXN1-CIC复合物的破坏揭示了额外的核ATXN1相互作用体在脊髓小脑性共济失调1型中的作用期刊：NeuronIF：18.688发表时间：2022.12通讯作者：Huda Y. Zoghbi
通讯作者单位：美国德克萨斯州休斯顿贝勒医学院、德克萨斯儿童医院

实验设计

实验结果

1. ATXN1-CIC相互作用对小脑浦肯野细胞中SCA1发病机制至关重要

先前的研究表明，人类ATXN1的AXH结构域中的氨基酸V591和S602对于其与CIC的相互作用以及在小脑PCs（Purkinje cells，浦肯野细胞）中驱动毒性至关重要；但尚不清楚相同的氨基酸是否调节小鼠体内相互作用，并对PCs以外的SCA1病理作出贡献。AXH结构域在人与小鼠之间的保守率为98%，小鼠中存在V591和S602(图1A)。为了测试这些氨基酸的功能是否保守，我们在Atxn1^154Q/2Q敲入小鼠的延伸Atxn1^154Q等位基因上引入了591位缬氨酸到丙氨酸的突变(V591A)和602位丝氨酸到天冬氨酸的突变(S602D)，以生成新的Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q} founder小鼠。测序证实了CRISPR-Cas9修饰的founder小鼠F1后代的正确突变(图1B)。我们发现这些突变不影响Atxn1和Cic的mRNA或蛋白质稳定性(图1C和1D)。最后，为了确保这些突变不会导致独立于polyQ延伸等位基因的意外影响，我们生成并表征了Atxn1^{2Q[V591A;S602D]/2Q}小鼠，它们与野生型(WT)动物没有区别(图S1A-S1D)。

图1.ATXN1-CIC复合物对小脑浦肯野细胞中SCA1发病机制至关重要(A) ATXN1 AXH结构域和氨基酸V591和S602在人和小鼠中保守。(B) Sanger测序证实了V591和S602的正确突变以及Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}F1后代的同义突变。(C) 4周龄小鼠小脑中Atxn1和Cic RNA水平的定量。Atxn1和Cic归一化为Gapdh，n = 3。(D) 4周龄小鼠小脑ATXN1和CIC蛋白水平的代表性免疫印迹和定量。ATXN1和CIC归一化为GAPDH，n = 7。(E)代表性的免疫印迹显示，4周龄小鼠小脑CIC免疫沉淀(IP)后ATXN1和CIC水平下降。(F) 24周龄小鼠的转棒试验。n = 9-14。(G) 40周龄时DAPI和Calbindin染色的小脑浦肯野细胞(原始放大倍率×20，比例尺，100 μm)和小脑小叶V和VI分子层厚度的定量，n = 3。(H)小脑顶核CAR8/IP3R1表达的代表性图像(比例尺，20 μm)和CAR8/IP3R1点的定量，n = 3-5。(I) 1 s浦肯野神经放电的记录实例。比例尺，0.1秒。复峰值，∗(左)。浦肯野神经元单波(中)和复合波(右)的放电速率。n = 3，细胞数(c) = 6-16。(C)和(D)采用t检验；(F)采用Tukey多重比较的双向方差分析；对(G)、(H)和(I)使用带有Tukey多元比较的单向方差分析。在每种情况下，∗、∗∗、∗∗∗、∗∗∗∗和ns分别表示P< 0.05、P < 0.01、P < 0.001、P < 0.0001和P > 0.05。所有数据均以均数±SEM表示。参见图S1。

为了确认ATXN1-CIC相互作用在小鼠组织中的被破坏，我们免疫沉淀CIC并印迹ATXN1。事实上，V591A和S602D突变消除了ATXN1^{154Q[V591A；S602D]}在所有脑区与CIC的结合(图1E和S1E)。接下来，我们通过量化SCA1小鼠在旋转杆上的表现来表征它们的运动不协调表型，我们预测在Atxn1^{154Q[V591A;S602D]/2Q}小鼠中会得到挽救，与在PC特异性操作中看到的结果类似。令人惊讶的是，直到24周龄，Atxn1^{154Q[V591A;S602D]/2Q}小鼠的表现与Atxn1^154Q/2Q小鼠相似，而Atxn1^{154Q[V591A;S602D]/2Q}小鼠的表现明显优于Atxn1^154Q/2Q小鼠(图1F和S1F-G)。这里和PC特异性模型中不同程度的行为挽救表明，ATXN1-CIC复合物存在细胞类型特异性效应，这在PC特异性模型中无法捕捉到。为了探索ATXN1-CIC复合物的作用，特别是在小脑PC中的作用，我们首先评估了PCs的形态。我们发现Atxn1^154Q/2Q小鼠的PCs分子层厚度减少，这是树突损伤的显著标志，在Atxn1^{154Q[V591A;S602D]/2Q}小鼠中得到挽救(图1G)。对小脑顶核中PC端的检查表明，Atxn1^154Q/2Q小鼠的PC端减少，这在Atxn1^{154 Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠中得到挽救（图1H）。最后，作为PC健康的功能性测量，我们在麻醉小鼠中进行了活体电生理，并从PC神经元中记录(图1I)。该分析表明，基因型之间的简单波发射率没有变化；我们发现Atxn1^154Q/2Q小鼠的复合波发射率显著降低，并在Atxn1^{154Q[V591A;S602D]/2Q}小鼠中校正至野生型水平(图1I)。简单波发射率的保留表明，polyQ扩展的ATXN1并没有严重改变PC功能的固有特性，尽管PC树突的退化(图1G)通过攀爬纤维影响其神经功能支配，如异常的复合发射波活动所测量的。

这些数据表明，V591A和S602D突变完全削弱了ATXN1-CIC相互作用，尽管该复合体是SCA1 PC病理的关键，但它不是所有细胞类型毒性的唯一驱动因素，因为Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠的运动不协调仅得到部分改善。

2. ATXN1-CIC结合的缺失部分改善了全脑SCA1神经表型

在确定了ATXN1-CIC复合物在小脑中的作用后，我们测试了该复合物缺失是否改善全脑范围的SCA1表型。我们首先描述了两种显著且坚定的SCA1表型，即驼背姿势（后凸）的形成和8周龄后体重增加失败，这两种表型都持续存在于Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠中（图2A和2B）。

图2.ATXN1^154Q-CIC相互作用的整体缺失部分改善了某些SCA1神经表型（A）Atxn1^154Q/2Q和Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}，而非WT小鼠在36周龄时发生驼背。（B）每月体重，n=13–19。（C）14周龄时巴恩斯迷宫实验。（D）40周龄时通过体积描记术测量的分钟通气量。（E）生存分析。（F）脑区上调和下调的差异表达基因（DEGs）。失调基因被确定为调整后的P <0.05。挽救的基因在Atxn1^154Q/2Q小鼠模型中被确定为调整后的P <0.05，在Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠模式中被确定调整后P >0.05。在10周龄时进行Bulk RNA测序，n=3-4。（G）Atxn1^154Q/2Q小鼠模型中失调基因的UpSet图（按脑区）。（H）脑区Atxn1^154Q/2Q DEGs的KEGG通路富集点图。（I）脑区Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q} DEGs的KEGG通路富集点图。（J）Atxn1^154Q/2Q和Atxn1^{154 Q[V591A；S602D]/2Q} DEGs中CIC基序富集的抖动图（按脑区）。黑点表示来自每个相应RNA-seq数据集的转录起始位点1kb内具有CIC基序的DEGs百分比。彩色抖动图表示经过10000次随机迭代计算的非DEGs的百分比。除非另有规定，否则每次试验至少使用8只小鼠。（B）使用Tukey多重比较的双向方差分析；对（C）和（D）使用具有Tukey多重比较检验的单向方差分析；Mantel Cox对数秩用于（E）。在每种情况下，*、**、***、****和ns分别表示P <0.05、P <0.01、P <0.001、P <0.0001和P >0.05。所有数据均表示为平均值±SEM。另见图S1。

接下来，我们评估了学习和记忆缺陷，这些缺陷在一些SCA1患者中观察到，特别是在青少年发病的患者中。我们进行了巴恩斯迷宫，这是一项海马依赖性记忆任务，小鼠使用空间线索来寻找逃避通道。我们发现Atxn1^154Q/2Q和Atxn1^{154 Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠与WT小鼠相比都表现不佳，需要更多时间来定位通道（图2C）。SCA1患者表现出呼吸功能障碍，这在SCA1敲入小鼠模型中得到了验证。我们进行了体积描记法来测量呼吸，发现Atxn1^154Q/2Q小鼠的分钟通气量减少，Atxn1^{154 Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠的通气量增加到WT水平（图2D和S1H–I）。SCA1通常是致命的，因为症状发作后10–30年延髓功能障碍。因此，我们接下来评估了寿命，发现Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠比Atxn1^154Q/2Q小鼠多活了9周（图2E）。

为了了解ATXN1-CIC复合物对全脑SCA1转录变化的贡献，我们在10周龄时对5个脑区(小脑、海马、脑干、皮层和纹状体) 进行了RNA-seq。我们发现，与WT和挽救组相比，Atxn1^154Q/2Q小鼠评估的所有脑区的差异表达基因(DEGs) 在Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠中从53%到88% (图2F)。脑干显示的DEGs最少，可能是因为该区域的退化比其他区域发生得晚，因此，脑干数据不能用于所有的转录分析。大多数DEGs是脑区特异性的(图2G)；KEGG分析显示SCA1中改变的通路存在一些重叠 (图2H)。CIC调节MAPK通路中的基因，我们在Atxn1^154Q/2Q小鼠的四个脑区中看到该通路的富集(图2H)；然而，该通路仅在Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠的小脑中被挽救 (图2I)，这表明CIC在小脑中具有独特的作用。我们假设部分转录挽救是由于CIC调节的基因改善。为了验证这一点，我们量化了Atxn1^154Q/2Q和Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q} DEGs中CIC一致基序的富集。我们发现，在评估的四个脑区中的三个，即小脑、海马体和纹状体中，CIC基序在Atxn1^154Q/2QDEGs中富集(图2J)。这种富集在Atxn1^{154 Q[V591A；S602D]/2Q} DEGs中缺失，这表明这些区域的许多CIC失调基因得到了纠正(图2J)。

这些数据表明，ATXN1-CIC复合物的广泛破坏部分改善了SCA1神经表型。不完全挽救表明ATXN1-CIC复合物不能是SCA1脑内发病的唯一驱动因素，其他因素也参与了疾病。因此，我们认为Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}模型的分子分析可以深入了解SCA1中依赖于CIC和独立的转录变化，从而揭示疾病的其他驱动因素。

3. Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠的分子特征表明CIC依赖和独立对SCA1发病机制的贡献

ATXN1-CIC复合物被认为通过导致CIC靶基因过度抑制的功能获得机制在SCA1中引起毒性。令人惊讶的是，SCA1中从未描述过全基因组CIC结合模式。为了精确定位SCA1中的CIC靶标组，我们使用CIC多克隆抗体在小鼠小脑中使用核酸酶（CUT&RUN）进行靶向切割和释放。我们使用四种基因型进行本实验：WT、Atxn1^154Q/2Q、Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}和En1-Cre；Cic^fl/fl。En1-Cre；Cic^fl/fl基因型消除了整个小脑中的Cic表达，在我们的实验中作为阴性对照。我们通过注释确定了Cic结合的峰值，其中与En1-Cre；Cic^fl/fl相比，WT和Atxn1^154Q/2Q具有显著更高的信号区域，（图S2A）。

为了验证我们的结果，我们首先评估了在既定CIC靶点处的CIC结合。我们在前10个最显著识别的峰值中识别了Etv4、Spry4、Etv5和Spred1，正如预期的，这些在En1-Cre；Cic^fl/fl RNA测序数据中上调（图3A和S2B）。接下来，我们评估了Atxn1^154Q/2Q小鼠中鉴定的2079个峰中的全基因组CIC结合，其中64%的峰位于基因转录起始位点1kb内的启动子区域（图S2C）。我们生成了一个新的CIC共识基序，该基序揭示了一个14 mer的丰富的聚体基序，与先前发表的CIC共识基序显著相似（图S2D）。我们在En1-Cre；Cic^fl/fl中很少或没有检测到CIC结合，证明了所识别峰值的特异性（图3B）。在Atxn1^154Q/2Q基因型中鉴定出最高的CIC结合，这与复合物功能增加一致。重要的是，CIC结合在Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}中被标准化为WT水平（图3B），表明polyQ延伸的ATXN1与CIC的相互作用对于SCA1中CIC异常DNA结合至关重要。此外，Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q} CIC结合略低于WT，这可能是因为与WT中的两个等位基因相比，只有一个ATXN1等位基因能够与CIC结合。

图3.Atxn1^{154Q[V591A;S602D]/2Q}小鼠的分子特征表明CIC依赖和独立对SCA1发病机制的贡献（A） 综合基因组浏览器（Integrative Genomics Viewer, IGV）跟踪显示CUT&RUN（10周龄，n=3-4）中验证的CIC靶Etv4、Spry4、Etv5和Spred1的CIC结合。（B） CIC峰值时CIC信号的热图。（C） 小脑Atxn1^154Q/2Q差异表达基因（DEGs）热图。（D）Atxn1^154Q/2Q DEGs具有CIC峰值的CIC信号图。（E）Atxn1^154Q/2Q  DEGs整个启动子和基因体的H3K27ac信号图。（F） 使用与WT相比Atxn1^154Q/2Q和Atxn1^{154 Q[V591A；S602D]/2Q}的绝对值log₂倍变化来量化CIC信号。（G）使用与WT相比Atxn1^154Q/2Q和Atxn1^{154 Q[V591A；S602D]/2Q}的绝对值log₂倍变化对H3K27ac信号进行量化。（F）和（G）使用Mann-Whitney检验。在每种情况下，*、**、***、****和ns分别表示P <0.05、P <0.01、P <0.001、P <0.0001和P >0.05。另请参见图S2。

接下来，我们评估了与转录变化相关的CIC峰。小脑RNA-seq显示Atxn1^154Q/2Q小鼠中的1,647个DEGs (图2F和3C)。我们将这些与CIC峰相交，发现131个改变的Atxn1^154Q/2Q DEGs包含一个CIC峰。当我们根据方向分开DEGs时，我们发现CIC峰值在下调基因中富集，而在上调基因中未见富集，这突显了CIC作为转录抑制因子的作用 (图S2E)。与全基因组模式相似，CIC结合在Atxn1^154Q/2Q小鼠的差异表达位点增强，并且在Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠中降低至WT水平 (图3D和3F)。CIC通过募集并与组蛋白去乙酰化酶复合物(HDACs)相互作用发挥转录抑制因子的作用，HDACs可去除组蛋白乙酰标记，导致转录活性降低。因此，我们测定了H3K27ac水平，这是一种与CIC染色质结合呈负相关的标志物。我们观察到，与野生型相比，Atxn1^154Q/2Q基因型的SCA1 DEGs的H3K27ac占有率较低；令人惊讶的是，与Atxn1^154Q/2Q相比，Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}基因型仅表现出H3K27ac的小幅增加 (图3E)。在有CIC峰的SCA1 DEGs中，我们观察到Atxn1^154Q/2Q和Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}之间的乙酰化无变化 (图3G)。尽管Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}模型中CIC结合水平恢复至WT水平，但乙酰化水平的持续降低可能是转录不完全的原因。这些数据促使我们考虑可能与ATXN1相互作用来调节SCA1转录组的其他因素。

4. 额外的ATXN1核相互作用因子可能调节SCA1转录靶点

Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}等位基因无法完全挽救SCA1中的转录或表观遗传变化，再加上polyQ延伸的ATXN1核定位对其毒性至关重要，导致我们假设一定有其他核蛋白参与了SCA1的发病机制。我们认为，在ATXN1不与CIC相互作用的情况下，最好识别非CIC相互作用者，因为这两种蛋白质有多丰富，它们之间的相互作用就有多强。为此，我们将Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠培育成纯合性，并使用这些小鼠进行免疫沉淀，然后进行质谱（IP-MS），以无偏的方式在没有ATXN1-CIC结合的情况下鉴定ATXN1相互作用（图S3A）。考虑到H3K27ac信号的改变和Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}模型中的不完全转录挽救，我们搜索了MS数据中的转录因子。我们发现CIC与ATXN1^2Q结合，但不与ATXN1^{2Q[V591；S602D]}结合，进一步验证了V591A；S602D突变的功能 （图4A）。我们重点关注与ATXN1^2Q和ATXN1^{2Q[V591；S602D]}相互作用的三种转录因子，并在人类和小鼠的全脑表达：具有KRAB和SCAN结构域1的锌指（ZKSCAN1）、含有5BTB结构域（ZBTB5）的锌指以及调节因子X1（RFX1）（图4A，S3-C）。我们发现了ZBTB5和RFX1的商业级抗体，并在polyQ延伸等位基因的存在下验证了这些相互作用（图4B）。此外，ZBTB5和RFX1是转录抑制因子，如CIC，已被证明与HDAC复合物相互作用。

图4.额外的 ATXN1相互作用转录因子调节 SCA1中基因的改变(A) 通过4周龄小脑组织中 ATXN1的 IP-MS 鉴定的蛋白质，并与小鼠转录因子相交。(B) 4周小脑组织中 ATXN1的 IP 和转录因子 CIC，RFX1和 ZBTB5的印迹。(C-E) (C) RFX1，ZKSCAN1和 CIC 可用的共有基序的比较。(D) RFX1和(E) ZKSCAN1富集基序在Atxn1^154Q/2Q和Atxn1^{154Q [ V591A; S602D ]/2Q}DEGs中的抖动图。黑点表示DEGs百分比，其基序在每个相应RNA-seq数据集的转录起始位点的1kb 内。彩色抖动图表示非DEG的百分比，计算超过10,000次随机迭代。(F-I) (F) Atxn1^154Q/2Q DEGs的饼图，其中包含跨脑区分析的 CIC，RFX1或 ZKSCAN1峰。“多重转录因子”是指Atxn1^154Q/2Q DEGs，其中包含来自两个或两个以上因子的转录因子基序。(G) CIC，(H) RFX1或(I) ZKSCAN1峰的小脑中Atxn1^154Q/2Q DEGs 的相对标准化 RNA-seq 基因计数的条形图。(J-L) (J)显示SCA1和健康患者对照iPSC分化为iNeurons过程的卡通图。使用 Biorender.com生成的卡通。条形图显示来自(K) RFX1或(L) ZKSCAN1在人iPSC衍生的iNeurons中调节基因的RT-qPCR RNA表达数据。每个条代表收集的原始生物样本(2个健康对照和2个SCA1患者)，条内的每个数据点代表由该样本(n = 4) 产生的线。(G)，(H) 和 (I) 使用Dunnett多重比较检验的单因素方差分析。T 检验用于(K)和(L)。在每种情况下，*、**、***、****和ns分别表示P <0.05、P <0.01、P <0.001、P <0.0001和P >0.05。所有数据表示为平均值 ± SEM。另见图 S3。

其中两个转录因子 (RFX1和ZKSCAN1) 的共有结合基序已知，并且与CIC基序明显不同 (图4C)。接下来，我们检测了RFX1或ZKSCAN1基序是否富集于Atxn1^154Q/2Q或Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q} DEGs。RFX1和ZKSCAN1在Atxn1^154Q/2Q基因型的所有脑区富集，并且这种富集在Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}基因型的大多数脑区持续 (图4D和4E)。相比之下，CIC结合基序在Atxn1^154Q/2Q基因型的全脑内富集，但在Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠中消失 (图2J)。因此，尽管许多CIC调节的DEGs在Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠中被挽救，但仍有许多基因的表达可能受到RFX1或ZKSCAN1或其他转录因子的控制，仍然处于失调状态。接下来，我们分析了RFX1和ZKSCAN1已发表的ChIP-seq数据，以确定每个因子的峰值基因。然后，我们检测了哪些Atxn1^154Q/2QDEGs含有CIC、RFX1或ZKSCAN1峰 (单独或联合)，并发现CIC单独预测只能调节3% ~ 4%的DEGs，突显了这些新转录因子对SCA1的潜在重要贡献 (图4F)。对我们RNA-seq数据中受每个因子调节的小脑DEGs的研究表明，在Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠中，受CIC调节的基因被挽救 (图4G)，而在Atxn1^{154Q[V591A；S602D]/2Q}小鼠中，仅受RFX1或ZKSCAN1调节的基因未被挽救 (图4H-I)，因为这些因子仍然可以结合polyQ延伸的ATXN1。最后，为了确定在人SCA1模型中RFX1和ZKSCAN1靶基因是否发生改变，我们在健康对照和SCA1患者的人神经元中检测了CHIP验证的靶基因的表达 (图4J和S3D)。事实上，具有RFX1和ZKSCAN1峰的SCA1小鼠模型中发生改变的基因在人神经元中也发生改变(图4K-L)。

这些数据表明，ATXN1与许多转录因子相互作用，这些额外的因子可能共同调节SCA1中失调的基因，并在小鼠和人类模型中促进发病。

讨论

神经退行性疾病领域的一个关键问题是，在编码广泛表达蛋白的基因突变时，什么导致了选择性神经元易损性。在本研究中，我们试图利用小鼠模型在单基因疾病中解决这一问题，该模型再现了在人类疾病中观察到的Atxn1的时空表达。通过在敲入SCA1的小鼠中突变polyQ延伸的Atxn1，以阻止其与伴侣CIC在整个大脑中的相互作用，我们有工具来确定在所有受影响的脑区中驱动小脑PCs毒性的致病机制是否相同。我们发现，ATXN1-CIC复合物的缺失部分改善了一些神经表型，包括运动协调、呼吸和寿命，但没有改善学习和记忆、驼背或体重。我们检测到小脑PC微电路的结构和功能完全恢复，表明SCA1的致病机制因细胞类型而异。这些数据表明，ATXN1-CIC复合物对小脑PCs至关重要，虽然它促进了其他脑区polyQ-延伸毒性，但它不是疾病的唯一驱动因素。这些结果还表明，无论是PCs以外的小脑细胞类型，还是其他脑区，都与转棒试验中观察到的运动不协调表型有关。一种可能是纹状体，因为该脑区参与运动规划和协调，而且最近在SCA1患者中发现了纹状体壳核变性。

由于CIC是一种与DNA结合的转录抑制因子，因此我们有机会分析CIC对SCA1的分子贡献。我们分析了CIC在健康和SCA1小鼠小脑中的全基因组结合模式，并将这些数据与来自同一组织的转录组数据相交。我们发现CIC结合在Atxn1^154Q/2Q小鼠中增加，同时H3K27ac信号降低，这支持CIC作为转录抑制因子在SCA1中的作用。然而，许多基因仍然在RNA水平上发生改变，这些基因的H3K27ac标记持续减少。这使我们提出其他转录调节因子一定参与了SCA1的发病机制。利用无偏蛋白质组学，我们鉴定了三个新的ATXN1相互作用的转录因子：RFX1、ZBTB5和ZKSCAN1，它们和CIC一起，被预测可以调节SCA1全脑范围内约33%的改变基因。此外，CHIP验证的这些因子的靶基因在小鼠和人类SCA1疾病模型中都发生了改变。

我们从这里报告的研究中吸取了一些教训。首先，CIC似乎是一种细胞类型（小脑PCs）发病机制的主要驱动因素，但对其他细胞类型的贡献不那么重要。第二，ATXN1具有许多可能导致发病的相互作用，甚至在一个大脑区域内。第三，将表观遗传学分析与基因表达相结合有助于缩小我们对转录因子的关注。最后，我们从这些研究中得到的最重要的教训是驱动区域和细胞脆弱性的分子机制的复杂性。在这里，转录变化和相互作用已经在一个组织——小脑中进行了深入的研究。当我们考虑海马、脑干和纹状体的致病机制时，需要进行额外区域的相互作用研究，尽管小脑中确定的一些机制可能适用于这些区域。

我们在SCA1中的发现可能不是唯一的，并为其他polyQ疾病和更广泛的神经退行性疾病（如阿尔茨海默病和帕金森病）提供了这种机制复杂性的可能性。这些数据还强调了拥有以正确的空间和时间模式表达突变蛋白的疾病模型的重要性。本文中的研究非常清楚，从转基因小鼠身上可以学到的知识仅限于所研究的细胞类型，不能推广到其他细胞类型或组织。尽管这看起来令人望而生畏，但疾病多种机制的发现为干预和调节这些疾病的进程提供了新的机会。

原文链接：  

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627322010704

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