Aperçu: G.M.
La
capacité de mémoire de travail, une composante essentielle de la
fonction exécutive, s'élargit développementalement depuis l'enfance
jusqu'à l'âge adulte. Des
anomalies dans ce processus de développement sont observées chez les
personnes avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme (TSA), dans la schizophrénie et les déficiences intellectuelles (DI), impliquant ce
processus atypique dans la trajectoire des troubles neuropsychiatriques
du développement.
Cependant, les substrats cellulaires et neuronaux sous-jacents à ce processus ne sont pas compris. La
duplication et la triplication de la variation du nombre de copies de
22q11.2 sont associées de façon constante et solide aux déficits
cognitifs du TSA et de la DI chez les humains, et la
surexpression des petits segments 22q11.2 récapitule les aspects
dimensionnels des troubles neuropsychiatriques du développement chez la
souris.
En
utilisant une approche d'expression génique sélective par type de
région et de cellule, les chercheurs ont démontré que les élévations des nombres
de copies de deux gènes (COMT, Tbx1), codés dans les deux petits segments 22q11.2 dans l'hippocampe, empêche la maturation du
développement de la capacité de mémoire de travail chez la souris.
Ces données fournissent
une preuve de l'hypothèse nouvelle selon laquelle les élévations des
nombres de copies de ces gènes 22q11.2 modifient la trajectoire développementale de la capacité de la mémoire de travail via une neurogénèse
adulte sous-optimale dans l'hippocampe.
Mol Psychiatry. 2017 Aug 22. doi: 10.1038/mp.2017.158.
Copy number elevation of 22q11.2 genes arrests the developmental maturation of working memory capacity and adult hippocampal neurogenesis
Boku S1, Izumi T1,2, Abe S1, Takahashi T1, Nishi A1, Nomaru H1, Naka Y1, Kang G1, Nagashima M1, Hishimoto A1, Enomoto S1, Duran-Torres G3, Tanigaki K4, Zhang J5, Ye K6, Kato S7, Männistö PT3, Kobayashi K7, Hiroi N1,8,9.
Author information
- 1
- Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, Albert Einstein College of Medicine, Bronx, NY, USA.
- 2
- Department of Neuropharmacology, Hokkaido University Graduate School of Medicine, Sapporo, Japan.
- 3
- Division of Pharmacology and Toxicology, Faculty of Pharmacy, University of Helsinki, Helsinki, Finland.
- 4
- Research Institute, Shiga Medical Center, Moriyama-shi, Shiga, Japan.
- 5
- Department of Microbiology and Immunology, Albert Einstein College of Medicine, Bronx, NY, USA.
- 6
- Department of Epidemiology &Population Health, Albert Einstein College of Medicine, Bronx, NY, USA.
- 7
- Department of Molecular Genetics, Institute of Biomedical Sciences, Fukushima Medical University School of Medicine, Fukushima, Japan.
- 8
- Dominick P. Purpura Department of Neuroscience, Albert Einstein College of Medicine, Bronx, NY, USA.
- 9
- Department of Genetics, Albert Einstein College of Medicine, Bronx, NY, USA.
Abstract
Working
memory capacity, a critical component of executive function, expands
developmentally from childhood through adulthood. Anomalies in this
developmental process are seen in individuals with autism spectrum disorder
(ASD), schizophrenia and intellectual disabilities (ID), implicating
this atypical process in the trajectory of developmental
neuropsychiatric disorders. However, the cellular and neuronal
substrates underlying this process are not understood. Duplication and
triplication of copy number variants of 22q11.2 are consistently and
robustly associated with cognitive deficits of ASD and ID in humans, and
overexpression of small 22q11.2 segments recapitulates dimensional
aspects of developmental neuropsychiatric disorders in mice. We
capitalized on these two lines of evidence to delve into the cellular
substrates for this atypical development of working memory. Using a
region- and cell-type-selective gene expression approach, we
demonstrated that copy number elevations of
catechol-O-methyl-transferase (COMT) or Tbx1, two genes encoded in the
two small 22q11.2 segments, in adult neural stem/progenitor cells in the
hippocampus prevents the developmental maturation of working memory
capacity in mice. Moreover, copy number elevations of COMT or Tbx1
reduced the proliferation of adult neural stem/progenitor cells in a
cell-autonomous manner in vitro and migration of their progenies in the
hippocampus granular layer in vivo. Our data provide evidence for the
novel hypothesis that copy number elevations of these 22q11.2 genes
alter the developmental trajectory of working memory capacity via
suboptimal adult neurogenesis in the hippocampus.Molecular Psychiatry
advance online publication, 22 August 2017; doi:10.1038/mp.2017.158.
- PMID:28827761
- DOI:10.1038/mp.2017.158