在大脑中，白质的主要成分为髓鞘，由少突胶质细胞伸出突起包裹神经元的轴突形成。成熟的少突胶质细胞由少突胶质细胞前体细胞经过增殖、迁移和分化而来，此过程受多种机制调控。

2024年7月31日，南京大学医学院模式所石云/陈贵泉教授和南京市妇幼保健院胡平研究员团队在PNAS上发表了题为“OPALIN is an LGI1 receptor promoting oligodendrocyte differentiation”的研究论文，揭示了神经元分泌的LGI1通过与少突胶质细胞膜上的OPALIN受体相互作用，促进少突胶质细胞分化和髓鞘形成的新机制。

前期，石云团队在国内的一个常染色体显性侧颞叶癫痫病人家系中发现了一个全新的LGI1_D51G突变，模拟该突变的基因修饰小鼠表现出明显的癫痫和脑白质异常（Teng et al. FASEB J. 2022; Hu et al. CNS Neurosci Ther. 2022）。LGI1是一种胞外蛋白，主要由神经元分泌。作者推测少突胶质细胞膜表面存在LGI1的未知受体，LGI1和此受体结合，调节髓鞘发育的作用，从而解释LGI1突变导致脑白质异常的病理机制。在此假说的指导下，作者通过免疫共沉淀联合蛋白质谱实验，发现少突胶质细胞膜上OPALIN蛋白可能是LGI1潜在的作用靶点。体内、体外免疫共沉淀实验和免疫荧光染色实验证明了LGI1和OPALIN的互作，并发现OPALIN蛋白的K23和D26氨基酸残基是LGI1-OPALIN互作的关键位点。

为阐明LGI1-OPALIN复合体在少突胶质细胞分化中的作用，作者首先制作了Opalin条件性敲除小鼠（Olig1-Cre; Opalinfl/fl和NG2-CreERT2; Opalinfl/fl）来探究OPALIN的生理功能。如同LGI1缺失小鼠一样，OPALIN敲除导致脑白质异常和髓鞘形成减少。在细胞机制上，作者发现OPALIN敲除通过影响少突胶质细胞分化，造成成熟的少突胶质细胞的数目明显减少。在分子机制上，作者通过RNA-seq实验发现介导少突胶质细胞分化的关键转录因子Olig2和Sox10的表达明显降低。同时，作者还发现OPALIN敲除小鼠中mTOR信号通路的激活可能是导致下游转录因子表达下降的关键信号通路。因此，作者从分子到细胞层面全面阐释了OPALIN调控少突胶质细胞分化的具体机制。

接下来为了进一步确定OPALIN的作用是否依赖于其与LGI1的结合，作者设计了拯救实验。在OPALIN敲除小鼠的侧脑室注射腺相关病毒以过表达OPALIN可以拯救脑白质异常的现象，包括少突胶质细胞数目减少和Olig2、Sox10蛋白降低等都得到缓解。而过表达与LGI1不结合的OPALIN_K23A/D26A突变蛋白，则完全不能拯救上述脑白质和少突胶质细胞发育的异常。此外，作者还发现当过表达OPALIN蛋白的同时，敲低LGI1会显著影响拯救效果，这些实验都明确地表明OPALIN介导的少突胶质细胞分化和髓鞘形成依赖于LGI1蛋白。

LGI1-OPALIN调节髓鞘发育的模式图

（图源：Teng XY et al., PNAS, 2024）

综上所述，本文深入解析了LGI1-OPALIN蛋白复合物在少突胶质细胞分化和髓鞘形成中的具体作用机制，为临床治疗脑白质异常相关疾病提供了药物靶点。

模式所博士毕业生滕孝宇（现为广东省智能科学与技术研究院博士后）为本文的唯一第一作者。该研究得到科技部重大专项、国家自然科学基金、中央高校研究基金和中国博士后科学基金等经费支持。

原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2403652121

图文来源：石云课题组

责任编辑：张谨