近日，《Science China Life Sciences》期刊（IF：10.372）在线发表了题为《Functional characterization of novel NPRL3 mutations identified in three families with focal epilepsy（在三个局灶性癫痫家系中发现的NPRL3基因新突变的功能特征）》的原创性研究论著，该研究由中南大学湘雅医院/国家老年疾病临床医学研究中心唐北沙教授课题组、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）刘静宇研究员课题组和华中科技大学生命科学与技术学院张珞颖教授课题组合作完成。该研究通过经典的连锁定位分析结合全外显子组测序等技术和方法，在三个局灶性癫痫家系中分别鉴定了NPRL3基因的三种新突变：c.319_629del、c.937_945del、c.1514dupC，并通过分子生物学及细胞生物学等功能实验进一步证实三种突变体可导致GATOR1复合体的功能异常，最后利用果蝇模型探究了NPRL3蛋白致癫痫的可能机制。
GATOR1复合体与mTORC1通路致病模式图
癫痫（Epilepsy）是最常见的严重脑部疾病之一，影响全球超过7000万人。癫痫病因复杂，80%以上的癫痫与遗传有关，部分癫痫呈孟德尔遗传。因此，探究癫痫的致病基因和发病机制有助于癫痫疾病的临床认识及精准诊疗。2013年，GATOR1复合体首次被证实与遗传性癫痫有关。该复合体主要由DEPDC5、NPRL2和NPRL3三种蛋白质组成，发挥对mTORC1通路的抑制作用，但其致病机制尚未完全阐明。
课题组合作共收集了三个遗传性局灶性癫痫家系，通过连锁定位分析结合全外显子组测序等方法，鉴定了这三个家系的患者分别携带NPRL3基因突变：c.319_629del、c.937_945del和c.1514dupC。
局灶性癫痫家系与NPRL3基因突变鉴定
分子水平及细胞水平的功能研究发现NPRL3 基因c.319_629del、c.937_945del和c.1514dupC突变体不影响NPRL3-NPRL2二聚体的形成，但这些NPRL3突变体参与形成的二聚体与DEPDC5的结合能力显著下降，并导致GATOR1复合体的形成受到严重影响，进而对mTORC1通路活性的抑制能力下降。
NPRL3基因突变损害GATOR1复合体的形成和对mTORC1通路的抑制功能
最后，本研究运用果蝇模型研究发现nprl3 RNAi果蝇可以诱发出现癫痫样行为。而且，敲低果蝇中GATOR1复合体的任一组分（nprl3、nprl2和iml1）都会引起果蝇的癫痫样行为，进一步支持了GATOR1信号传导的缺陷在癫痫发生中的贡献。同时，本研究也发现nprl3 RNAi果蝇的突触扣结数量增加（图4），且兴奋性谷氨酸受体的表达水平增加，该结果可能是造成果蝇出现癫痫样行为的病理基础，并提示NPRL3基因相关的癫痫是一类与神经发育相关的疾病。
nprl3 RNAi果蝇突触扣结数量增加
华中科技大学生命科学与技术学院博士研究生杜士月、中南大学湘雅医院的博士研究生曾胜（现工作单位中南大学湘雅二医院）和华中科技大学生命科学与技术学院博士研究生宋力为共同第一作者，在唐北沙教授、刘静宇研究员和张珞颖教授的指导下完成，课题组的其他成员积极参与，是众多师生合作的重要成果。本工作得到国家自然科学基金、中国科学技术部STI2030重大项目和上海市科技重大项目的资助。
唐北沙教授团队一直致力于神经变性疾病与遗传病的临床与基础研究。近年来，在神经遗传病的临床队列建设、分子诊断与分子分型、致病基因/易感基因鉴定及其发病机制做出了许多原创性贡献：创新地提出了“LEC”和“HEC”基因克隆策略，成功鉴定与克隆了家族性成人肌阵挛性癫痫（FAME）的致病基因—SAMD12基因（J Med Genet. 2019）、神经元核内包涵体病（NIID）的致病基因—NOTCH2NLC基因（Am J Hum Genet. 2019）、脑小血管病的致病基因—ARHGEF15基因（Acta Neuropathol. 2023）、常染色体隐性遗传早发型帕金森病的致病基因—DAGLB基因（Nat Commun. 2022）和早发型帕金森病的相关基因—NUS1基因（Proc Natl Acad Sci U S A. 2018）等。
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原文链接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-022-2313-1
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