統合失調症関連マイクロRNA-148b-3pは、ヒト神経芽腫細胞のZNF804A遺伝子を標的にしてCOMTとPRSS16の発現を制御している

Schizophrenia‑associated microRNA‑148b‑3p regulates COMT and PRSS16 expression by targeting the ZNF804A gene in human neuroblastoma cells.

• Shanshan Wu
• Pengjie Wang
• Ran Tao
• Pengbo Yang
• Xiaorui Yu
• Ye Li
• Qiuya Shao
• Fayi Nie
• Jing Ha
• Rui Zhang
• Ye Tian
• Jie Ma

抄録

ジンクフィンガータンパク質804A（ZNF804A）は、統合失調症のリスク遺伝子としてゲノムワイドな関連研究により同定されているが、ZNF804Aが統合失調症にどのように寄与しているのか、またその上流での制御は不明である。これまでの研究では、マイクロRNA（miR）が標的遺伝子の発現レベルを制御する重要な因子であることが示されている。本研究では、初発統合失調症患者の末梢血中のmiR-148b-3pの発現量が健常者と比較して有意に増加していることが明らかになり、バイオインフォマティクス解析によりZNF804A遺伝子がmiR-148b-3pの標的遺伝子であることが予測された。そこで本研究では、ヒト神経芽腫細胞株SH-SY5Yにおいて、miR-148b-3pによるZNF804Aの上流制御の可能性を調べ、統合失調症への影響を評価した。その結果、初発統合失調症患者の末梢血中のmiR-148b-3p（P=0.0051）とZNF804A（P=0.0218）の発現量が健常者と比較して有意に逆転していることが明らかになった。さらに、miR-148b-3pはZNF804A mRNAの3'-非翻訳領域の保存された標的部位に結合してZNF804Aを直接標的とし、SH-SY5Y細胞におけるZNF804Aの内因性発現をmRNAレベル（P=0.048）およびタンパク質レベル（P=0.013）で抑制することを明らかにしました。さらに、miR-148b-3pはZNF804Aを標的とすることにより、SH-SY5Y細胞においてカテコール-O-メチルトランスフェラーゼ（COMT）およびセリンプロテアーゼ16（PRSS16）の発現レベルを制御していることが明らかになった。以上の結果から、統合失調症リスク遺伝子ZNF804Aの上流にはmiR-148b-3pによる直接的な制御が存在し、下流のCOMTとPRSS16の制御に寄与していることが示唆された。このように、miR-148b-3p/ZNF804A/COMT/PRSS16経路は統合失調症の病態生理に重要な役割を果たしている可能性があり、本疾患の創薬や遺伝子治療のターゲットとなる可能性がある。

Zinc finger protein 804A (ZNF804A) has been identified by genome‑wide association studies as a robust risk gene in schizophrenia, but how ZNF804A contributes to schizophrenia and its upstream regulation remains unknown. Previous studies have indicated that microRNAs (miRs) are key factors that regulate the expression levels of their target genes. The present study revealed significantly increased expression of miR‑148b‑3p in the peripheral blood of patients with first‑onset schizophrenia compared with healthy controls, and bioinformatics analysis predicted that the ZNF804A gene is a target of miR‑148b‑3p. Therefore, the present study investigated the possible upstream regulation of ZNF804A by miR‑148b‑3p in the human neuroblastoma SH‑SY5Y cell line, and assessed the implications for schizophrenia. The results revealed significantly reversed expression levels of miR‑148b‑3p (P=0.0051) and ZNF804A (P=0.0218) in the peripheral blood of patients with first‑onset schizophrenia compared with healthy individuals. Furthermore, it was demonstrated that miR‑148b‑3p directly targeted ZNF804A via binding to conserved target sites in the 3'‑untranslated region of ZNF804A mRNA, where it inhibited the endogenous expression of ZNF804A at both the mRNA (P=0.048) and protein levels (P=0.013) in SH‑SY5Y cells. Furthermore, miR‑148b‑3p was revealed to regulate the expression levels of catechol‑O‑methyltransferase (COMT) and serine protease 16 (PRSS16) by targeting ZNF804A in SH‑SY5Y cells. Collectively, the present results indicated that there was a direct upstream regulation of the schizophrenia risk gene ZNF804A by miR‑148b‑3p, which contributed to the regulation of the downstream genes COMT and PRSS16. Thus, the miR‑148b‑3p/ZNF804A/COMT/PRSS16 pathway may play an important role in the pathophysiology of schizophrenia, and may serve as a potential target in drug discovery and gene therapy for this disorder.