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使用 Ts66Yah 小鼠模型中的成年动物来塑造唐氏综合症大脑认知和因衰老而导致的分子变化
唐氏综合症 (DS) 是智力障碍最常见的疾病，是由智人 21 号染色体 (HSA21) 的三体性引起的。HSA21 基因剂量的增加与早期神经发育变化有关，随后在成年期出现类似阿尔茨海默氏症的认知衰退。然而，促进衰老过程中大脑病理的分子机制仍然缺失。新型 Ts66Yah 模型代表了 Ts65Dn 的进化，用于表征大脑退化的进展，其表型更接近人类 DS 病症。在这项研究中，我们对成年 Ts66Yah 小鼠进行了纵向分析（3 – 9 个月）。我们的数据支持 Ts66Yah 小鼠在年老时发生的行为改变，包括空间记忆缺陷检测的改善以及新的焦虑相关表型。对 Ts66Yah 小鼠海马分子通路的评估表明，随着年龄的增长，氧化还原平衡、蛋白质稳态、应激反应、代谢通路、程序性细胞死亡和突触可塑性的调节异常。有趣的是，这些通路中观察到的基因型驱动的变化发生在早期，促进了大脑发育的改变和过早衰老的发生。反过来，衰老可能是导致随后的海马退化的原因，这种退化具有典型的神经病理学特征。此外，对性别对海马机制改变的影响的分析只显示出轻微的影响。总体而言，在 Ts66Yah 中收集的数据提供了新颖而综合的见解，涉及与衰老相关的导致大脑病理的三体性驱动过程。这反过来有助于弥合理解 DS 表型复杂性的现有差距。
DYRK1A 和 GATA1 在 21 三体巨核细胞生成中的协同作用
患有唐氏综合征 (DS) 或 21 三体综合征 (T21) 的患者罹患暂时性异常骨髓增生 (TAM) 和急性巨核细胞白血病 (ML-DS) 的风险较高。TAM 和 ML-DS 都需要 GATA1 的产前体细胞突变，从而产生截短的异构体 GATA1。单个 21 号染色体 (HSA21) 基因与 GATA1 协同作用以进行白血病转化的机制很难研究，部分原因是具有野生型 GATA1 (wtGATA1) 或 GATA1 的人类细胞模型有限。HSA21 编码的 DYRK1A 在 ML-DS 中过度表达，可能成为治疗靶点。为了确定 DYRK1A 如何与 GATA1 协同影响造血，我们使用基因编辑破坏了同源 T21 诱导多能干细胞 (iPSC) 中 DYRK1A 的所有 3 个等位基因，这些干细胞具有和不具有 GATA1 突变。出乎意料的是，造血分化表明 DYRK1A 缺失与 GATA1 结合会导致巨核细胞增殖增加和成熟度降低。这种增殖表型与 D 型细胞周期蛋白的上调和 Rb 的过度磷酸化有关，从而允许 E2F 释放并解除其下游靶标的抑制。值得注意的是，DYRK1A 缺失对具有 wtGATA1 的 T21 iPSC 或巨核细胞没有影响。这些令人惊讶的结果表明，DYRK1A 和 GATA1 可能协同抑制 T21 中的巨核细胞增殖，并且 DYRK1A 抑制可能不是 GATA1 相关白血病的治疗选择。
分析海马神经元
唐氏综合症（DS）是由人类染色体21（HSA21）的一式字母引起的，代表了智力障碍的最常见基因组原因，在美国，患病率估计为700名活产的患病率估计为1个（Mai等人，2019年； Parker等，2010； Parker等，2010）。Individuals with DS have multiple neurodevelopmental phenotypes, mild to moderate intellectual impairment, neurological deficits, including reduced numbers and size of neurons in the hippocampus, along with systemic peripheral deficits ( Rachidi and Lopes, 2008 ; Chapman and Hesketh, 2000 ; Lott, 2012 ; Wisniewski, 1990 ; Freeburn and Munn, 2021 ; Emili等，2024）。ds导致与海马功能受损相关的记忆缺陷，包括情节和空间记忆的损害（Freeburn and Munn，2021； Chapman and Hesketh，2000; Conternabile等，2017; Das等，2014）。In addition, individuals with DS develop amyloid-beta peptide (A β ) senile plaques, tau-containing neurofibrillary tangles, cortical thinning, and overt brain atrophy over their lifespan ( Chapman and Hesketh, 2000 ; Mann et al., 1984 ; Lott and Head, 2019 ; Wisniewski et al., 1985 ).大多数患有DS的人都记录了渐进的认知障碍，痴呆症现在被描述为成人DS的主要死亡原因（Lott and Head，2019； Landes等，2020）。
人类核仁由多个受限区域组成，与单个染色体相连
核仁是核糖体生物合成的位点，形成于位于五条人类近端着丝粒染色体 HSA13、HSA14、HSA15、HSA21 和 HSA22 的 p 臂上的 NOR 周围（图 1A；McStay 2016）。rDNA 阵列序列以及近端和远端连接（PJ 和 DJ）在所有五个近端着丝粒之间共享（Floutsakou 等人 2013；van Sluis 等人 2019）。DJ 是功能性 NOR 元件，嵌入核仁周围异染色质 (PNH) 中（Floutsakou 等人 2013）。在中期，NOR 由 UBF（上游结合因子）标记，UBF 是一种核仁 HMG 盒蛋白，可广泛结合 rDNA 阵列（Grob 等人 2014）。当细胞退出后期时，RNA 聚合酶 I (RNA Pol I) 的转录恢复，并在单个 NOR 周围形成核仁 (Hernandez-Verdun 2011; van Sluis 等人 2020)。这些核仁融合成由三个不同区室组成的成熟核仁，反映了核糖体生物发生的阶段 (Ra š ka 等人 2006)。纤维中心 (FC) 单元包含一个或几个 UBF 负载的 rDNA 重复序列 (Yao 等人 2019)。转录发生在 FC 与新生转录本上形成的周围致密纤维成分 (DFC) 之间的界面上。
REST靶向人类唐氏综合症大脑和神经细胞中的JAK – Stat和HIF-1信号通路
摘要：唐氏综合症（DS）是最常见的染色体21（HSA21）非整倍性的染色体障碍，其特征是智力障碍和寿命降低。转录阻遏物，阻遏物元件1沉默转录因子（静止）是表观遗传调节剂，是神经元和神经胶质基因表达的关键调节剂。在这项研究中，我们鉴定并研究了靶标基因在人脑组织，大脑器官和神经细胞中的作用。基因表达数据集由人类脑组织，脑组织，NPC，神经元和星形胶质细胞的健康对照和DS样品产生，从基因本体论（GEO）和序列读取存档（SRA）数据库中获取。在所有数据集上进行差异表达分析，以在DS和对照组之间产生差异表达基因（DEG）。靶向的DEG进行了功能本体，途径和网络分析。我们发现，跨多个不同大脑区域，年龄和神经细胞类型的JAK-Stat和HIF-1信号通路富含DS中的REST靶向DEG。我们还鉴定了涉及神经系统发育，细胞分化，脂肪酸代谢和DS脑中炎症的重新定位的DEG。基于发现，我们建议将休息作为关键调节剂，并且是一个有前途的治疗靶标，以调节DS脑中的稳态基因表达。