SUMO1 基因敲除小鼠行为变化及机制：Hmox1 和 Rpgrip1l 的关键作用

《Cellular and Molecular Neurobiology》：Downregulation of Hmox1 and Rpgrip1l Expression Linked to Risk-Taking Behavior, Reduced Depressive Symptoms, and Diminished Novelty Socialization in SUMO1 Knockout Mice

为探究 SUMO1 基因敲除（SUMO1-KO）对小鼠情绪和认知相关行为的影响及机制，研究人员对 SUMO1-KO 小鼠和野生型（WT）小鼠进行了多种行为学测试及蛋白质组学分析。结果发现 SUMO1-KO 小鼠冒险行为增加、抑郁症状减轻、新奇社交减少，且 Hmox1 和 Rpgrip1l 表达下调，该研究为相关神经机制研究提供了新视角。

　　在神经科学的神秘领域中，大脑的奥秘始终吸引着无数科研人员探索。随着年龄增长，人们患神经退行性疾病的风险逐渐增加，像阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）等，这些疾病不仅严重影响患者的认知功能，还会扰乱情绪状态。而小泛素样修饰蛋白 1（SUMO1）在神经系统正常生理功能中发挥着重要作用，它与神经退行性疾病的发生发展也存在关联。然而，SUMO1 基因敲除（SUMO1-KO）对情绪和认知相关行为会产生怎样的影响，背后的机制又是什么，这些问题一直未得到解答。

为了揭开这些谜团，中国医科大学附属第一医院、天津第五中心医院等机构的研究人员开展了一项深入研究。他们以 SUMO1-KO 小鼠和野生型（WT）小鼠为研究对象，通过一系列实验来探究 SUMO1-KO 对小鼠行为及相关分子机制的影响。该研究成果发表在《Cellular and Molecular Neurobiology》杂志上。

研究人员运用了多种关键技术方法。在行为学测试方面，采用旷场实验（Open-field Test）评估小鼠的探索活动和焦虑样行为；尾悬实验（Tail Suspension Test）评估抑郁样行为；三室实验（Three-chamber Test）评估社交互动和对社交新奇性的偏好；新物体识别实验（Novel Object Recognition，NOR）评估短期记忆能力。在分子机制研究方面，对小鼠脑组织进行蛋白质组学分析，通过质谱技术鉴定差异表达的蛋白质，并进行基因本体（Gene Ontology，GO）注释富集分析，还利用蛋白质免疫印迹法（Western Blotting）验证关键蛋白质的表达水平。

研究结果如下：

1. SUMO1-KO 小鼠探索和冒险行为增加：旷场实验结果显示，SUMO1-KO 小鼠在中央区域的距离、中央区域距离与总距离的比值、中央区域距离与外周区域距离的比值均显著高于 WT 小鼠，这表明 SUMO1-KO 小鼠探索和冒险行为的倾向增加，而在总距离、活动时间、平均速度和活动次数方面两组无显著差异，说明 SUMO1-KO 对小鼠运动能力无明显影响。
2. SUMO1-KO 小鼠抑郁样行为减少：尾悬实验中，SUMO1-KO 小鼠的不动率显著低于 WT 小鼠，意味着 SUMO1-KO 小鼠抑郁样行为减少，可能呈现出躁狂样表型。
3. SUMO1-KO 小鼠新奇社交能力减弱：三室实验表明，在社交性测试中，WT 小鼠和 SUMO1-KO 小鼠与陌生小鼠 I 相处的时间与空笼相比均无显著差异；在新奇社交测试中，WT 小鼠与陌生小鼠 II 相处的时间显著长于陌生小鼠 I，而 SUMO1-KO 小鼠与陌生小鼠 II 相处的时间略短于陌生小鼠 I，这说明 SUMO1-KO 小鼠新奇社交能力明显减弱，但两组在社交能力上无显著差异。
4. SUMO1-KO 小鼠与 WT 小鼠记忆和认知能力相当：新物体识别实验结果显示，SUMO1-KO 小鼠和 WT 小鼠的辨别率无显著差异，表明两者的记忆和认知能力相当。
5. SUMO1-KO 小鼠蛋白质表达变化及相关机制：蛋白质组学分析鉴定出 370 个上调蛋白和 84 个下调蛋白。GO 注释富集分析发现，差异表达蛋白显著富集于氨基酸跨膜转运活性和离子通道相关过程。进一步研究发现，与行为调节相关的 Hmox1 和 Rpgrip1l 蛋白在 SUMO1-KO 小鼠中表达下调，蛋白质免疫印迹法验证了这一结果。

研究结论和讨论部分指出，SUMO1-KO 小鼠行为的改变与 Hmox1 和 Rpgrip1l 表达降低有关。Hmox1 可催化血红素生成一氧化碳、铁和胆绿素，其水平异常与神经退行性变有关，SUMO1-KO 小鼠中 Hmox1 表达降低，可能削弱了机体应对氧化应激的能力，进而导致细胞损伤和异常的情绪反应。Rpgrip1l 对纤毛形成至关重要，而初级纤毛对中枢神经系统发育必不可少，Rpgrip1l 表达降低可能影响神经发育和特定神经元群体的产生，最终导致 SUMO1-KO 小鼠出现异常情绪反应。

这项研究揭示了 SUMO1 在调节小鼠行为中的重要作用，为理解 SUMO1 介导的 SUMO 化修饰缺陷相关行为变化的分子机制提供了新的视角。不过，该研究也存在一些局限性，如样本量较小、蛋白质免疫印迹法的定量准确性有待提高、未探究性别差异等。未来研究可针对这些不足展开，进一步深入探索 SUMO1 在神经发育、衰老和行为中的作用机制，为神经退行性疾病的防治提供更坚实的理论基础。