DNA共价修饰调节记忆的形成

DNA共价修饰（DNA甲基化）调节记忆的形成Neuron53,857-869CourtneyA.MillerandJ.DavidSweatt摘要DNA甲基化是一种DNA甲基转移酶（DNMTs）催化的DNA共价化学修饰。DNA甲基化与基因的转录沉默相关联，并作为在发育过程中分子信息终生存储的机制得到了广泛的研究。这里，我们研究发现在情境性恐惧条件反射实验中DNMT基因的表达被上调，同时DNMT抑制剂可以阻断记忆的形成。此外，恐惧条件与快速甲基化、记忆抑制基因PP1以及突触可塑性基因reelin转录激活相关联，表明记忆的固化与甲基转移酶和去甲基酶的活性有关。在记忆固化过程中DNMT抑制剂的使用阻止了PP1基因甲基化的增加从而导致了基因的转录异常。这些结果表明DNA甲基化在成体神经系统中是动态调节的，这种动态调节的分子机制是记忆形成的决定性步骤。引言在学习与记忆领域，转录调节在记忆形成过程中的重要作用已得到长期的认可。然而，我们对这种转录调节是如何发生的知之甚少。当大量的研究聚焦在转录因子在突触可塑性和记忆方面时，一个萌芽领域正在寻找表观遗传机制在长程记忆形成过程中的转录调节作用的证据。表观遗传机制是正常发育所必需的，如在有丝分裂过程中，表观遗传机制为保持正确的细胞表型提供细胞记忆。这种机制的完成是通过一套DNA和染色质的翻译后修饰来改变基因表达的方式来实现的。快速积累的证据显示神经系统在发育阶段已经形成了成体长程行为记忆的表观遗传机制。DNA被DNA-蛋白质复合物紧密包裹形成染色质，组蛋白是这些重要碱性蛋白质的主要成分。在自然状体下的染色质中，组蛋白与DNA紧密结合阻碍了RNA聚合酶11与DNA的相互作用，从而抑制了转录的发生。因此，只有染色质的这种紧密结构被打破，转录才能够开始。赖氨酸残基8-氨基通过组蛋白乙酰转移酶类（HATs）发生乙酰化是完成构象变化的一种方式。组蛋白与DNA相互作用被打破促进了转录因子和RNA聚合酶11与DNA结合，从而增加了转录的起始。近来证据显示染色质结构的调节在与记忆相关联的转录调节中担任着重要的调节机制。例如，在海螺的长程易化和啮齿类的长程记忆等一些研究中都涉及到CREB结合蛋白（CBP）HAT的活性。我们实验室最近已发现，在激活NMDA受体和细胞外信号调节激酶（ERK）后体外海马中组蛋白H3的乙酰化和磷酸化均增加。情境性恐惧条件反射伴随有在体海马内H3乙酰化和磷酸化的增加，类似与体外。此外，通过使用组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂人为提高组蛋白乙酰化水平增强体外长时程增强的诱导和在体长程记忆的形成。因此，着手于激活NMDA受体形成钙流激活信号通路和部分通过改变染色质结构的基因转录调节来研究海马依赖记忆是如何形成的模型刚刚出现。目前的研究，我们探索记忆形成的另一个潜在的表观遗传机制，胞嘧啶5,甲基化。多数重要的发育过程是利用表观遗传来实现的，包括基因印记，细胞分化，X染色体失活和长程转录调节。这种DNA的共价修饰由DNA（C-5，）甲基转移酶（DNMTs）催化，发生在CG二核苷酸，甲基转移到胞嘧啶5’位置。DNMTs的表达和活动广泛地限制了细胞的分裂，在发育早期也是非常重要的。DNA甲基化通过直接阻碍与转录因子的结合来诱导长程的转录沉默。此外，甲基化的DNA可以通过恢复染色质重塑酶以及甲基-CpG岛结合域蛋白（MeCP2）来衡量组蛋白乙酰化的转录效果，这些染色质重塑酶包括组蛋白去乙酰化酶类（HDACs）。DNA甲基化在发育过程中已经得到广泛的研究，长期一来，DNA甲基化被认为在细胞分化后是一个稳定的过程，因为一旦终末分化发生，典型的DNMT酶表达会急剧的减少。由于哺乳动物脑内原有的有丝分裂后期的神经元和神经胶质细胞保持相对较低的增殖潜能，关于成年哺乳动物CNS具有高水平DNMTmRNA和酶活性的报道是意外的。然而，近来的研究发现DNA甲基化和DNMTs的紊乱misregulation与诸如精神分裂,Rett综合症和脆性X综合症等认知障碍有关。为了着手研究DNA甲基化在成体CNS中潜在的机制，我们检测一个具有挑战性的，可能与流行观点相反的，在发育过程中起着特殊作用的DNA甲基化模式。因此，我们研究DNA甲基化是否是通过控制海马内特异性记忆的转录来实现对成体CNS中记忆固化调控的。结果DNA甲基转移酶的活性是记忆形成所需的近来，我们鉴定DNMT抑制对海马突触可塑性的影响。我们发现在急性海马切片中当DNMT活性被阻断后与诱导突触可塑性有关的基因reelin的DNA呈现出快速的胞嘧啶甲基化减少。我们也发现DNMT的抑制也阻止了LTP的诱导。这些发现暗示在成体神经系统中DNA甲基化可能是动态调节的，同时DNA甲基化在控制记忆的形成方面也充当着额外的表观遗传机制。为了继续这一观点，我们首先研究在一种海马依赖的记忆模式——情境性恐惧条件反射作用下海马中DNMTmRNA的水平是否发生变化。情境性恐惧条件反射训练完30分钟后我们利用实时定量PCR检测成年大鼠海马内DNMTmRNA的水平。我们检测DNMT的三种亚型DNMT1，3A和3B，以及海马内由恐惧条件诱导的即早基因c-fos的水平。虽然在功能上DNMT的三种亚型有些重叠，但DNMT1优先活化半甲基化的DNA，被通常认为是维持DNA复制的甲基转移酶，而3A和3B在重新甲基化中起重要作用。经历情境加电击训练的动物海马CA1区DNMT3A和3B的mRNA表达比仅经历恐惧训练箱新环境的动物有所增加。这些最初的发现暗示了一个有趣的可能，就是成体CNS中DNMT的活性可能被动态调控以作为肌体对环境感觉刺激的应答。由于恐惧训练导致了海马内DNMTmRNA表达的上调，因此我们接下来检测记忆形成所需要的DNMT活性。对于这个实验，在恐惧训练结束后立即向受试动物海马CA1区注射两种不同DNMT阻断剂5-AZA和zeb中的一种。在海马依赖任务训练完成后注射给药避免了药物的状态依赖影响。在记忆力测试中，注射5-AZA的动物表现的僵立时间与注射zeb的动物没有差别，同样在这两种药物注射动物各自的对照组之间也没有任何差别。因此，我们把5-AZA和zeb的数据归并入一组DNMT抑制剂组，两组安慰剂组也做了同样的归并。当24小时后（T1）对记忆做评估的时，注射DNMT抑制剂（5-AZA或zeb）动物比注射安慰剂的动物表现出显著的僵立时间减少，这一结果表明海马内DNMT的活性是记忆固化所必需的。DNA甲基化是一个可塑的过程没有被得到广泛的认可；在发育中，DNA甲基化的改变实质上经久不变的。考虑到这一特点，一个问题便产生了，DNMT的抑制对记忆形成的影响是否是持久的。为了阐述这一问题，我们评估这些同样用DNMT抑制剂处理过的动物在缺乏药物的情况下形成恐惧记忆的能力。这个试验中，24小时前用DNMT抑制剂或安慰剂处理过的动物在进行完dl天的测试后立即进行情境性恐惧条件反射训练。24小时后，再次进行d2天的恐惧记忆测试。安慰剂处理的动物在测试d2天表现出的僵立行为比测试dl天有显著的增加，这种增加将近持续了整个测试阶段（图2A）。这是一个预期的结果，因为这个测试是对动物进行短暂的单个实验任务训练后进行的，这种单个的实验任务对记忆的形成是强而有效的。经过DNMT抑制剂处理的动物在测试第一天完成后紧接着进行训练，这些动物在测试第二天表现出的僵立行为显著多于其在测试第一天的。这一结果表明，药物的注射没有损伤海马。更重要的是，这一结果证明了DNMT抑制的影响不是永久的。然而，这些改变是可塑的，证实了记忆固化所必需的的甲基化状态在短暂的DNMT抑制和DNA去甲基化后是可以被重建的。有趣的是，先前DNMT抑制剂处理的动物在测试第二天表现出的僵立行为与测试第一天中安慰剂处理的动物相当且有轻微的减少，但显著少于测试第二天中安慰剂处理的动物。因此，预先DNMT抑制剂处理的动物在测试第二天中表现出的僵立行为与在只经历一次训练的实验（VEH测试dl）中观察到的相当，而不是经历两次训练（VEH测试d2）。这也是和训练后DNMT的抑制阻止了恐惧记忆固化的观点一致；更确切的说，DNMT抑制剂处理过的动物没有表现出对第一次训练实验的潜在记忆的残留。最后，我们在第二次测试完后对所有动物进行第三次训练，以确定DNMT抑制剂处理过的动物具有形成与对照组同样强度记忆的能力。正如图2A中描述的，在测试第三天两组动物表现出同样高的僵立水平。我们接下来完成一个对照实验来确保我们在24小时后观察到的记忆缺失实际上由于药物对记忆固化的影响而不是动物在训练过后肌体自身恢复所引起的。另一种对在24小时后检测中出现僵立行为减少现象的解释是药物在注射和测试期间还没有从海马中被清除，对恢复或行为产生了非特异性影响。为了验证这一解释，我们对动物进行恐惧条件反射训练，并在训练完成之后放回原饲养笼。我们在往动物海马CA1区内注射5-ZAZ之前，给予动物6个小时的记忆固化时间。接下来的一天，也就是训练后的24小时和药物注射后的18小时后，我们测试动物的恐惧记忆。安慰剂组和DNMT抑制剂注射动物都表现出正常的恐惧记忆（图2B），这表明在先前的实验，即测试第一天中动物僵立时间的缺乏是由于DNMT的抑制对记忆固化的影响而不是恢复或行为。甲基化的快速增加控制记忆抑制基因的转录为了进一步探索DNMTs酶在记忆固化中的作用，我们寻找在记忆固化过程中DNA甲基化改变的直接证据。为此，我们利用甲基化特异性实时定量PCR检测已知的能抑制学习和记忆的特殊靶基因的甲基化。蛋白磷酸酶1（PP1），这种记忆抑制基因的抑制增强了LTP,增加训练相联系的效应以及延长了记忆的维持。对于这个实验，我们训练一组恐惧条件反射动物，同时训练仅两组单一给予情境和电击的动物作为对照组，并检测恐惧训练对PP1基因甲基化水平的影响（图3A）。情境性恐惧条件反射训练结束1小时，我们观察到C+S组PP1基因甲基化水平与仅有情境的对照组相比有显著的增加（图3B）。仅有电击组的PP1甲基化水平也有略微增加（图3B）。由恐惧训练产生PP1甲基化的增加直接证明了在行为训练的应答中成体CNS中DNA的甲基化是具有可塑性的。此外，尤其是当动物对新的情境和足底电击形成联系的时候这种戏剧性的增加被一触而发。另外，这种甲基化的增加符合现行的记忆形成模式，也就是记忆固化的形成过程中某种记忆抑制基因必需被转录沉默。我们接下来检测PP1甲基化的增加是否真的能导致基因转录的改变。利用实时定量PCR，我们发现C+S组在训练后1小时的CA1区PPlmRNA水平显著低于仅有情境的对照组（图3C）。这一发现与早期的报道，经历恐惧训练的动物比对照组动物CA1区PP1mRNA表达减少相一致。DNMT抑制剂阻碍记忆抑制基因的沉默接下来我们寻找恐惧训练后CA1区内注射DNMT抑制剂所产生的预期生化效应的确切分子水平的证据；更确切的说，PP1DNA甲基化减少的分子机制。为了这个实验，所有动物经过C+S组合训练。一半的动物在训练后立即注射5-ZAZ，而另一半动物则给予安慰剂。在训练和注射药物的一个小时内检测PP1基因的甲基化状态，并观察5-AZA对PP1甲基化的消减作用（图4A）。这些发现直接证实了DNMT抑制剂在阻断与恐惧训练相联系的基因甲基化是有作用的。有趣的是，DNA甲基化的这些改变（甲基化减少）伴有2倍的PP1mRNA表达增加（图4A）。这一发现为DNMT抑制剂阻断记忆的形成提供了一个简约的解释；他们揭示了一个记忆抑制的潜在机制。因此，鉴于PP1充当着磷酸酶和记忆抑制基因的作用，PP1mRNA的增加或多或少可以解释DNMT注射后产生的记忆形成的缺乏。快速去甲基化调控记忆促进基因的转录观察了伴随有恐惧条件反射的DNA甲基化动态的增加，我们接下来检测与DNA甲基化相反的反应，DNA去甲基化。为了这个实验，我们研究促进突触可塑性和记忆的基因reelin的甲基化。明确地，reelin增加LTP的诱导，它的功能的缺失将导致记忆形成的短缺。我们详尽论述了PP1这个记忆抑制者是否有甲基化增加的发生，我们也将观察记忆增强基因reelin的甲基化减少。因此，和只给予情境和电击对照组一样，我们在CFC训练1小时后评估CFC训练动物CA1区reelin基因甲基化水平。训练后一小时，CFC动物与C动物相比表现出reelin基因甲基化的显著减少，伴随reelinDNA去甲基化的增加。仅进行电击的动物与对照相比没有甲基化的改变。与恐惧条件反射后PP1甲基化增加一样，这一发现与DNA甲基化作为一个公认的转录沉默因子相一致。reelin基因甲基化的减少应该增强reelin的转录，reelin是一个产生长程突触可塑性和记忆形成增强的基因。我们将在下面章节中提到的实验中进行更直接的描述。重要的是，reelin甲基化的减少也表明不仅DNMTs在记忆固化过程中存在和活动，还指出一种还不明确的DNA去甲基酶在DNA活性依赖模式中的存在和活动。我们接下来检测减少reelin基因甲基化是否确实导致了基因转录的增加。通过实时定量PCR，我们发现1小时训练后CFC动物CA1区reelinmRNA表达量与C动物相比显著增加。这一发现和先前的报道，经历恐惧条件反射的动物CA1区reelinmRNA比对照组增加。DNMT抑制剂导致reelin基因进一步去甲基化为了进一步证明DNMT抑制剂减少甲基化水平，我们检测DNMT抑制剂结合恐惧条件反射对reelin甲基化的影响。正如预期，5-AZA处理的动物的reelinDNA已甲基化水平进一步减少超过仅由恐惧条件诱导的减少°reelinmRNA的水平反应出DNMT抑制剂诱导的甲基化的改变;注射5-AZA的动物的reelinmRNA表达量显著超过单独由恐惧条件引起的。这一结果证明了环境训练加上DNMT抑制剂具有对reelin甲基化和基因的表达有叠加效应，也支持了reelin基因去甲基化在对reelin基因表达控制中的积极作用。当系统处于静息或对与恐惧条件相关联的训练无应答时DNMT抑制剂可能具有影响转录的能力以便触发基因表达的改变。为了研究这一可能，我们给直接来自饲养笼的动物在CA1区注射5-ZAZ或媒介物。注射后，动物立即放回饲养笼并在一小时后处以安乐死°5-ZAZ组和对照组的reelin或PP1mRNA没有差别，表明DNMT抑制剂改变处于静息状态系统转录的设想是不充分的。这一结果导致了一个有趣的结论，DNMT活性抑制的本身不足以调节reelin和PP1基因的表达，而是DNA甲基化和去甲基化通过其他的机制共同调节转录。除reelin以外，在恐惧条件后我们还检测了，DNMT抑制对DNMT1和c-fos表达的影响。c-fos是一种即早基因，是细胞活化的一个重要指标。DNMT抑制进一步增强了c-fos的表达，产生了比单独进行训练的动物远远高于两倍的表达量。5-AZA加训练组更是产生了3倍的增加。这一结果提供了除reelin之外又一具有在成体神经系统中具有改变DNA甲基化而调节基因转录的基因。有趣的是，DNMT1基因表达在恐惧训练后没有上调，同时，训练加之5-AZA处理也未见改变。c-fos和DNMT1的这些实验数据进一步证明了DNA甲基化对转录的调节是基因特异性的，同时，这一结果为除reelin之外通过DNA甲基化与关联的环境刺激互作来调节海马内记忆的转录提供了第二个基因，即c-fos基因。海马中DNA甲基化是高度动态变化的在图2中显示注射DNMT抑制剂24小时后动物仍具有学习恐惧条件任务的能力，这一结果暗示在学习的过程中成体神经系统中DNA甲基化的改变不一定是永久的，而是动态和可恢复的。为了更直接的研究，我们在训练后24小时检测reelin和PP1基因的甲基化水平。对于这个实验，我们对动物进行恐惧条件训练后将其放回原饲养笼。24小时后对动物进行安乐死，这些动物没有进行给药记忆测试。有趣的是，在训练后的一天内reelin和PP1甲基化的水平都回到了基线对照水平。这一结果表明，训练后DNA甲基化不仅是快速变化的而且是具有惊人的动态性。这个发现进一步支持了海马内DNA甲基化的可塑性在记忆形成过程中充当转录调控子的作用。重要的是，这些发现与那些期望对DNA甲基化发育起源的研究相比，在发育过程中基因甲基化状态的改变实质上是持久的。讨论与记忆能相关的这个神秘的学习记忆领域依旧停留在不变的分子水平。1984年，弗朗西斯•克里克提出假说，所必需的稳定不变可能起源于自身延续的特殊蛋白质的修饰和模式，这也就是已知的DNA甲基化永存的机制。15年后，RobinHolliday拓展了这一学说，提出与记忆相关的神经元DNA上的特殊位置可能存在甲基化的或非甲基化的状态。这一学说源于对发育领域基因印记和细胞分化的发现。这些发育方面研究表明DNA甲基化状体是控制复杂的全部基因转录模式所必需的和长效的，并且承认它们在给细胞分化后细胞表型的维持提供了所必需的记忆。这些发现是Holliday提出‘DNA甲基化可能在记忆的存储中提供了同样作用'这一假说的基础。现在，已经距离克里克最初提出假说已有20余年之久，我们的实验数据支持了DNA甲基化在学习与记忆中的确起着重要作用的观点。就我们的了解，这一研究是第一次给出了DNA甲基化的证据不仅在成体的神经系统中是动态调控的，而且是记忆形成所必需的，与以往认为在细胞分化后DNA甲基化是一个静态的过程这一观点相比，我们的发现是全新的。我们的结果表明DNA甲基化像染色质修饰一样已经被成体CNS作为一个表观遗传机制共同选择，在潜在记忆固化的转录调节过程中担当着决定性的步骤。然而，与Crick和Holliday的推测有差异，我们发现DNA甲基化在成体海马长程记记存储中没有起作用，因为这些改变在在24小时内会反转。然而，这一特点与海马是一个促成记忆固化的结构而不是记忆的存储结构一致的。这将是有趣的，测定Crick和Holliday提出的机制是否在已知的长程记忆存储位置皮层中成体神经元的持续长程改变起作用。我们已经直接利用分子生物学方法显示在CFC训练后海马内DNA甲基化是快速，动态调节的。同时，我们也发现在恐惧训练后海马CA1区重新甲基化酶DNMT3A和3B的mRNA表达被上调，药理学上抑制DNMT活性不断正常记忆的固化。重要的是，一旦NDMT抑制剂从海马内被清除，动物又能形成正常的联想记忆，表明抑制剂引起的DNA甲基化的改变不是持久的，而是可以被新进行的细胞过程所恢复的。总的来说，这些发现表明成体CNS中DNA甲基化水平的可塑性是不曾预料的。这些结果也和成体CNS中DNA共价修饰过程易受进行中的环境信号和细胞内固有的维持过程相互作用的调节这一模式相一致。此外，我们通过甲基化水平双向调节，显示海马已经适应了一种特殊的基因调节方式。直观的，在正常记忆固化发生时，似乎一些基因要被激活，而另一基因要被沉默。与这一想法一致，我们观察到在恐惧训练后PP1基因甲基化的增加导致了这个基因的严重沉默。同时，减少reelin的甲基化使得基因摆脱转录抑制，导致reelin基因mRNA表达增加。已经显示，PP1基因的一直不仅增强了学习，而且增加了AMPA受体亚单位，CAMKII和CREB的磷酸化。因此，在记忆固化期间，由甲基化引起沉默的PP1基因应该依旧提供决定性受体，激酶和转录因子的磷酸化，因而，推测记忆固化的增强与PP1的抑制有关。重要的是，PP1和reelin甲基化水平在训练后的24小时内都回到了基础水平，这说明这些改变是多么具有动态性呀。我们也已证明了DNMT抑制剂5-AZA在成体CNS中是一种有效的去甲基化试剂，因为它导致了reelin的进一步去甲基化超过了单独由恐惧训练引起的。重要的是，以DNMT抑制剂影响记忆的观点来看，DNMT的抑制导致PP1甲基化的缺失伴随有PP1转录的增加。或多或少，这可能是对DNMT抑制剂处理的动物记忆固化缺乏的解释。有趣的是，PP1记忆的沉默在正常的记忆固化中可能通过PP1-HDAC1复合体对CREB调节的转录产生影响。利用HEK293细胞，Canettier及同事已经证明了HDAC1-PP1复合物抑制CREB的活性使其低于基础状体，在刺激后去磷酸化的CREB回到初始状态。这表明，在固化过程中PP1的抑制是决定性的，以便给予磷酸化的CREB具有招募CBP到启动子的能力。在磷酸化的CREB招募CBP的同时，组蛋白已经变成磷酸化的，以帮助驱动特殊基因的转录。在恐惧训练后我们通过使用DNMT抑制来抑制PP1甲基化，以达到增加海马内PP1mRNA表达。PP1的增加缩短了CREB的活性，干扰了CREB调节相关基因的转录调节，是记忆形成所必需的。正如我们早期论述的，为了记忆的固化，海马内大量细胞内事件必需发生。这些细胞的内的事件起始于NMDA受体，终末与ERK到达细胞核。在细胞核内发生各种各样的反应，包括转录因子CREB和EIK-1的活化。细胞内发生的种种事件导致了基因转录的改变，这在长程记忆的形成中是关键的。当前的发现可能帮助填补转录因子与活性与基因转录之间的空白。图9描述了一个也许能解释DNA甲基化的改变是如何驱动长时程记忆形成的模型。目前还不知道，目的细胞核以及去乙酰化和DNMTs活化的信号通路。这导致了正向记忆调节子，如reelin的去乙酰化。之后，HATs进入游离状态，去乙酰化已甲基化的基因，使这些基因从由甲基化诱导的转录沉默中释放出来。这导致了reelin转录的活化，可能，其他的记忆增强基因同样被转录活化。同时，DNMTS把记忆负向调节子，如PP1，作为转录沉默的目标°DNMT的活化促使PP1基因甲基化的增加，这一结果导致MBDs被募集到这些甲基化的位置。MBDs可以招募HDACs，导致PP1以及其他可能的记忆抑制基因的去乙酰化和转录沉默。这个模型描述了两个相对的表观作用，尽管它们的作用目标一致，都是为了完成长程记忆形成。事实上，DNA甲基化对记忆的固化很重要，这与新出现的理解一致，成体神经系统已经为记忆的形成和存储选择了表观遗传机制。迄今为止，有强有力的证据支持染色质修饰在记忆固化中的作用。然而，这里所列举的发现是尤为重要的，因为，它们是与目前所知道的胞嘧啶甲基化在发育中所起作用完全相反。认为，DNA甲基化在发育过程中具有决定性作用，胚胎的甲基化模式在出生后也一直被维持，仅在一些如癌症之类的案例中被扰乱，在这些案例中，这些基因发生了异常的低甲基化和随之而来的转录调节的丢失。然而，我们研究的结果，证明了，至少在海马内，在与学习相关的环境刺激下DNA甲基化水平会被快速和动态地改变。这一发现迫使我们改变了对DNA甲基化在细胞中的作用。我们的发现也填补了近来谈论的在癌症和认知障碍中观察到的表观遗传改变。正如我们在记忆固化过程的观察到的一样，癌症方面的研究也显示了基因的双向DNA甲基化依赖调节。例如，基因的整体低甲基化与特殊亚区的超甲基化共同作用导致了肿瘤的发生。此外，进来研究还发现在大量的包括一些孤独谱群疾病和精神分裂在内的认知障碍中DNA甲基发生紊乱。脆性X综合中起因于异常的三核苷酸扩张，这种三核苷酸的扩张通过异常甲基化和限制染色质结构导致基因表达的减少。Rett综合症与MeCP2的突变有关，MeCP2是一种由甲基化的DNA招募的用来沉默基因的MBD。一个近来的研究鉴定了15q11-13内基因调节紊乱重叠通路。此外，reelin基因的超甲基化是一个新出现的假说，作为精神分裂的潜在基础。在精神分裂症病人的皮层中，具有代表性的，50%的减少reelinmRNA的表达，这与异常的DNA甲基化相关联。出现在这里的这些研究，可能给精神分裂症领域提供一个重要和相关的数据，因为他们提供证据，即reelin甲基化是由经验应答和环境应答反应所引起的。此外，新近的发现表明不是所有的DNA甲基化的改变都是异常的，而是在正常的记忆形成中发生一些自然的改变。