《Cellular Signalling》：ARID1B regulates sphingolipid metabolism and myelin development via STAG2: Mechanistic insights into ARID1B-related coffin–siris syndrome
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Coffin-Siris综合征（CSS）患者存在髓鞘发育异常，本研究通过敲低ARID1B基因在SK-N-SH细胞中结合转录组分析，发现ARID1B通过调控STAG2基因表达影响鞘脂代谢，进而影响髓鞘形成，临床验证三例CSS患者存在运动发育迟缓等髓鞘缺陷特征。
杨星坤|甘忠志|周亚思|张明明|吴水娟|何飞|沈宗瑞|马顺飞|苏曦|熊福
广东医科大学附属佛山妇女儿童医院，中国佛山528000
摘要
目的
Coffin-Siris综合征（CSS）主要归因于ARID1B基因的变异，然而，ARID1B与髓鞘形成和神经发育之间的分子通路尚未得到充分阐明。
方法
我们在SK-N-SH细胞中采用ARID1B敲低技术，并结合转录组分析来识别下游靶标。我们进行了定量实时PCR、Western blotting、染色质免疫沉淀（ChIP）和共免疫沉淀（Co-IP）实验，以研究ARID1B的调控机制。我们检查了三名携带致病性ARID1B变异的CSS患者的临床表型，以评估其髓鞘形成缺陷。
结果
ARID1B敲低显著降低了STAG2以及参与鞘脂代谢的关键基因（SPTLC1、ACER3、CERS5）的表达水平，而外源性STAG2过表达可以恢复这些基因的表达。ChIP实验表明ARID1B直接结合到STAG2的启动子上，证实了其在转录调控中的作用。ARID1B缺乏还导致髓鞘基因PLP1的表达下调和突触基因ARC的表达上调，这两种情况在STAG2恢复后均得到改善。临床上，所有三名CSS患者均表现出髓鞘形成不足的特征，包括运动延迟和髓鞘形成延迟。
结论
我们的研究揭示了一个新的ARID1B-STAG2-鞘脂代谢轴，该轴对髓鞘形成和神经功能至关重要。这些发现增进了对CSS发病机制的理解，并为ARID1B相关神经发育障碍的治疗干预提供了潜在的分子靶点。
引言
Coffin-Siris综合征（CSS）是一种罕见的神经发育障碍，其特征是全面发育迟缓（包括语言、运动和生长迟缓）、智力障碍（ID）、独特的颅面特征以及第五个指甲或远端指骨的发育不良或缺失[34]。在已知的致病基因中，ARID1B的变异约占CSS病例的70%，并且与神经精神障碍（如ID和自闭症谱系障碍（ASD）的风险显著增加有关[24]。
ARID1B编码人类Brg1/Brm相关因子（BAF）染色质重塑复合体的核心亚基，该复合体通过其富含AT的DNA结合结构域增强转录因子对DNA的亲和力来调节基因表达[12]。ARID1B的单倍不足，由多种遗传改变引起，包括无义突变、移码突变以及基因内截短缺失，经常与ASD、ID和Coffin-Siris综合征相关[13],[15],[26],[34],[35],[40],[30],[33],[39],[42]。已经提出了几种与ARID1B相关表型相关的分子机制，包括GABA能中间神经元突触传递受损[17]、兴奋性突触功能降低[19]、胰岛素样生长因子信号通路失调[3]以及Wnt/β-连环蛋白通路紊乱[41]。新的证据还强调了ARID1B在皮质神经元发育[17]以及树突和突触分化[18]中的重要作用。尽管ARID1B变异的致病意义已经明确，但ARID1B参与CSS发病机制的下游分子通路和靶基因仍不完全清楚。
鞘脂代谢对正常的脑发育和功能至关重要[14]。鞘脂由生物活性鞘脂碱基组成，在调节细胞分化、神经发生、突触可塑性和细胞存活中起着重要作用[2]。作为包裹神经元轴突的髓鞘的主要脂质成分，鞘脂对于维持髓鞘的完整性和功能至关重要[6]。鞘脂的合成和周转与脑发育和突触可塑性密切相关[7]。越来越多的证据表明，鞘脂代谢紊乱与多种神经发育和神经退行性疾病有关，包括ALS[37]、帕金森病[21]、阿尔茨海默病[8]和抑郁症[36]。重要的是，在CSS患者中观察到了异常的髓鞘形成[27]，但其背后的精确分子机制仍有待阐明。
鉴于ARID1B在脑发育中的关键作用，我们推测ARID1B可能通过调节参与鞘脂代谢的基因来导致CSS中的髓鞘形成缺陷。在这项研究中，我们发现了三个携带致病性ARID1B变异的无关家庭。对受影响个体的全面临床评估表明他们的特征与髓鞘形成缺陷一致。通过整合ARID1B敲低细胞模型的转录组数据，我们发现ARID1B可能通过调节STAG2的表达来调控髓鞘形成和鞘脂代谢。为了进一步探索这一机制，我们进行了一系列分子和细胞实验，包括基因表达分析、蛋白质相互作用研究、启动子活性测定和功能恢复实验。我们的发现揭示了一个新的ARID1B-STAG2调控轴，为CSS的分子发病机制提供了新的见解。
研究参与者、临床评估和基因变异分析
本研究遵循了中国佛山妇女儿童医院批准的伦理指南进行。我们招募了三名因ARID1B基因致病性变异而诊断为Coffin-Siris综合征（CSS）的患者。经验丰富的医生详细收集了这些患者的全面临床数据和家族史（表1）。在获得书面知情同意后，从所有参与者处获取了外周静脉血样本
临床表型
本研究包括三名具有ARID1B缺陷的CSS患者，他们都表现出全面发育迟缓（GDD）（表1）。患者的一个共同特征是运动发育迟缓，尽管严重程度各不相同。患者1（家庭1：II-1）被诊断为运动迟缓，患者2（家庭2：II-1）在19个月时能够独立行走，患者3（家庭3：II-1）表现出严重的肌张力低下和头部控制能力差。语言障碍尤为明显
讨论
这是首次阐明ARID1B通过转录调控STAG2表达来调节鞘脂代谢和髓鞘形成的分子机制。ARID1B是SWI/SNF染色质重塑复合体的关键组成部分，已被确定为Coffin-Siris综合征（CSS）的主要致病基因[25]。尽管之前已有报道指出ARID1B在神经发育中的作用，但其在髓鞘形成和鞘脂代谢中的具体功能仍不完全清楚
术语表
| 术语 | 定义 |
| 肌萎缩侧索硬化症（ALS） | 一种进行性神经退行性疾病，其特征是上下运动神经元逐渐退化，导致肌肉无力、萎缩和最终瘫痪。 |
| Brg1/Brm相关因子（BAF） | 一种哺乳动物SWI/SNF染色质重塑复合体，通过重新定位核小体来控制基因表达和发育过程。 |
| 染色质免疫沉淀（ChIP） | 一种用于评估体内相互作用的有力技术 |
数据和材料的可用性
由于伦理或患者隐私原因，本研究生成和/或分析的数据集不对外公开，但可根据合理请求向相应作者获取。CRediT作者贡献声明
杨星坤：撰写——初稿，项目管理，方法学，概念构思。甘忠志：撰写——初稿，项目管理，方法学，概念构思。周亚思：可视化，研究，正式分析。张明明：可视化，研究，正式分析。吴水娟：验证，数据管理。何飞：验证，数据管理。沈宗瑞：资源，方法学。马顺飞：资源，方法学。苏曦：撰写——审阅与编辑伦理批准和参与同意
涉及人类参与者的研究已由佛山妇女儿童医院伦理委员会审查并批准（FSFY-MEC-2025-159）。所采用的程序符合赫尔辛基宣言的原则。由于本研究中使用的遗传结果来自临床报告，伦理委员会免除了获取书面知情同意的要求。资金来源
本研究得到了国家自然科学基金（82171713、32370649、82302078）、佛山胎儿医学研究所附属的妇女儿童医学研究中心创新项目（FEYJZX-2023-001）以及广东省自然科学基金（2024A1515012899）的支持。利益冲突声明
所有作者声明本研究在没有任何可能被视为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行。
