Abnormal synaptic formation and signaling is one of the key molecular features of autism spectrum disorders (ASD). Cortactin binding protein 2 (CTTNBP2), an ASD-linked gene, is known to regulate the subcellular distribution of synaptic proteins, such as cortactin, thereby controlling dendritic spine formation and maintenance. However, it remains unclear how ASD-linked mutations of CTTNBP2 influence its function. Here, using cultured hippocampal neurons and knockin mouse models, we screen seven ASD-linked mutations in the short form of the Cttnbp2 gene and identify that M120I, R533* and D570Y mutations impair CTTNBP2 protein–protein interactions via divergent mechanisms to reduce dendritic spine density in neurons. R533* mutation impairs CTTNBP2 interaction with cortactin due to lack of the C-terminal proline-rich domain. Through an N–C terminal interaction, M120I mutation at the N-terminal region of CTTNBP2 also negatively influences cortactin interaction. D570Y mutation increases the association of CTTNBP2 with microtubule, resulting in a dendritic localization of CTTNBP2, consequently reducing the distribution of CTTNBP2 in dendritic spines and impairing the synaptic function of CTTNBP2. Finally, we generated heterozygous M120I knockin mice to mimic the genetic variation of patients and found they exhibit reduced social interaction. Our study elucidates that different ASD-linked mutations of CTTNBP2 result in diverse molecular deficits, but all have the similar consequence of synaptic impairment.

中文翻译：

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CTTNBP2的自闭症相关突变通过多种机制减少社交互动并损害树突棘的形成

异常突触形成和信号传导是自闭症谱系障碍 (ASD) 的关键分子特征之一。Cortactin 结合蛋白 2 (CTTNBP2) 是一种 ASD 相关基因，已知可调节突触蛋白（如 cortactin）的亚细胞分布，从而控制树突棘的形成和维持。然而，目前尚不清楚 CTTNBP2 的 ASD 相关突变如何影响其功能。在这里，我们使用培养的海马神经元和敲入小鼠模型，以 Cttnbp2 基因的短形式筛选了七个与 ASD 相关的突变，并确定 M120I、R533* 和 D570Y 突变通过不同的机制损害 CTTNBP2 蛋白质 - 蛋白质相互作用以降低树突棘密度在神经元中。由于缺乏 C 端富含脯氨酸的结构域，R533* 突变会削弱 CTTNBP2 与 cortactin 的相互作用。通过 N-C 末端相互作用，CTTNBP2 N 末端区域的 M120I 突变也对 cortactin 相互作用产生负面影响。D570Y 突变增加 CTTNBP2 与微管的关联，导致 CTTNBP2 的树突定位，从而减少 CTTNBP2 在树突棘中的分布并损害 CTTNBP2 的突触功能。最后，我们生成了杂合的 M120I 敲入小鼠来模拟患者的遗传变异，发现它们表现出减少的社交互动。我们的研究阐明了 CTTNBP2 的不同 ASD 相关突变导致不同的分子缺陷，但都具有类似的突触损伤后果。D570Y 突变增加 CTTNBP2 与微管的关联，导致 CTTNBP2 的树突定位，从而减少 CTTNBP2 在树突棘中的分布并损害 CTTNBP2 的突触功能。最后，我们生成了杂合的 M120I 敲入小鼠来模拟患者的遗传变异，发现它们表现出减少的社交互动。我们的研究阐明了 CTTNBP2 的不同 ASD 相关突变导致不同的分子缺陷，但都具有类似的突触损伤后果。D570Y 突变增加 CTTNBP2 与微管的关联，导致 CTTNBP2 的树突定位，从而减少 CTTNBP2 在树突棘中的分布并损害 CTTNBP2 的突触功能。最后，我们生成了杂合的 M120I 敲入小鼠来模拟患者的遗传变异，发现它们表现出减少的社交互动。我们的研究阐明了 CTTNBP2 的不同 ASD 相关突变导致不同的分子缺陷，但都具有类似的突触损伤后果。我们生成了杂合的 M120I 敲入小鼠来模拟患者的遗传变异，发现它们表现出减少的社交互动。我们的研究阐明了 CTTNBP2 的不同 ASD 相关突变导致不同的分子缺陷，但都具有类似的突触损伤后果。我们生成了杂合的 M120I 敲入小鼠来模拟患者的遗传变异，发现它们表现出减少的社交互动。我们的研究阐明了 CTTNBP2 的不同 ASD 相关突变导致不同的分子缺陷，但都具有类似的突触损伤后果。