MECP2是一个X染色体基因，其功能缺失突变是大多数Rett综合征病例的潜在原因。MECP2基因座由4个外显子组成。外显子1和外显子2都包含翻译起始位点。第二个外显子的可变剪接导致MECP2_e1 (MECP2B或MECP2alpha)和MECP2_e2 (MECP2A或MECP2beta)两种MECP2_e1转录亚型的表达。MECP2_e1亚型的n端被外显子1编码，其中外显子2被剪切掉。MECP2_e2亚型的n端包含外显子1和外显子2，由外显子2编码，因为使用了外显子2翻译起始位点。外显子3和4存在于两种亚型中。首先克隆了MECP2_e2亚型，因此得到了更广泛的研究。MECP2_e1亚型在大脑中更为丰富(Mnatzakanian et al. 2004, Kriaucionis and Bird 2004, Kaddoum et al. 2013)。Mecp2亚型在小鼠大脑发育和成人大脑区域表现出不同的表达模式(Dragich et al. 2007, Olson et al. 2014)。 While Rett syndrome mutations mainly occur in exons 3 and 4 of MECP2, thereby affecting both MECP2 isoforms (Mnatzakanian et al. 2004), some mutations occur in exon 1, affecting MECP2_e1 only. No mutations have been described in exon 2 (Gianakopoulos et al. 2012). Knockout of Mecp2_e1 isoform in mice, through a naturally occurring Rett syndrome point mutation which affects the first translation codon of MECP2_e1, recapitulates Rett-like phenotype. Knockout of Mecp2_e2 isoform in mice does not result in impairment of neurologic functions (Yasui et al. 2014). In Mecp2 null mice, transgenic expression of either Mecp2_e1 or Mecp2_e2 prevents development of Rett-like phenotype, with Mecp2_e1 rescuing more Rett-like symptoms than Mecp2_e2. This indicates that both splice variants can fulfill basic Mecp2 functions in the mouse brain (Kerr et al. 2012). Changes in gene expression upon over-expression of either MECP2_e1 or MECP2_e2 imply overlapping as well as distinct target genes (Orlic-Milacic et al. 2014).

MECP2基因编码的甲基CpG结合蛋白2与DNA中甲基化的CpG序列结合。然而，这种结合不是一般的，而是受潜在DNA序列的影响(Yoon et al. 2003)。MECP2与含有5甲基胞嘧啶(5mC DNA)的DNA结合，这是一种与转录抑制相关的DNA修饰(Mellen et al. 2012)，无论是在CpG岛背景下还是在CpG岛之外(Chen et al. 2015)。此外，MECP2与含有5羟甲基胞嘧啶(5hmC DNA)的DNA结合，这是一种与转录激活相关的DNA修饰(Mellen et al. 2012)。MECP2作为一个单体与DNA结合，占据约11 bp的DNA。一个MECP2分子的结合有利于第二个MECP2分子的结合，因此可以在靶位点发生聚类。核小体甲基化可能促进MECP2与染色质的结合(Ghosh et al. 2010)。

MECP2最初被认为是基因转录的一般抑制因子。然而，对MECP2诱导小鼠海马(Chahrour et al. 2008)和小鼠和人类细胞系(Orlic-Milacic et al. 2014)基因表达变化的高通量研究表明，当MECP2过表达时，上调的基因多于下调的基因。至少对于一些由MECP2直接上调的基因，研究表明MECP2和CREB1的复合物参与了转录刺激(Chahrour et al. 2008, Chen et al. 2013)。

与其他细胞类型相比，MECP2在有丝分裂后的神经元中表达量最高，MECP2几乎与核心组蛋白一样丰富。MECP2对神经元活性的磷酸化调节MECP2与DNA的结合，提示MECP2可能以神经元活性依赖的方式重塑染色质。由此产生的基因表达变化将会调节突触可塑性和行为(Ebert和Greenberg在2013年评论)。在人类胚胎干细胞衍生的Rett综合征神经元中，MECP2的缺失与神经元活性基因转录的显著减少以及新生蛋白合成的减少有关。新生蛋白合成的减少至少可以部分归因于PI3K/AKT/mTOR信号通路活性的降低。通过激活PI3K/AKT/mTOR级联的生长因子或抑制AKT激活的负调控因子PTEN，可以改善Rett神经元的神经元形态(减少躯体大小)和蛋白质合成水平。Rett神经元中线粒体基因表达也下调，这与线粒体电子传递链能力降低有关(Ricciardi et al. 2011, Li et al. 2013)。用IGF1(胰岛素样生长因子1)治疗Mecp2缺失小鼠，可以逆转或改善一些rett样特征，如运动、呼吸困难和心率不规则(Tropea et al. 2009)。

MECP2调控许多参与神经元发育和功能的配体和受体的表达。MECP2调控的配体包括BDNF (Li and Pozzo-Miller 2014, KhorshidAhmad et al. 2016)、CRH (McGill et al. 2006, Samaco et al. 2012)、SST (Somatostatin) (Chahrour et al. 2008)和DLL1 (Li et al. 2014)。MECP2还调节神经递质GABA - GAD1 (Chao et al. 2010)和GAD2 (Chao et al. 2010, He et al. 2014)合成相关基因的转录。MECP2可能参与直接刺激GLUD1基因启动子的转录，编码线粒体谷氨酸脱氢酶1，该酶可能参与神经递质谷氨酸的翻转(Livide et al. 2015)。受体受MECP2包括谷氨酸受体GRIA2(邱et al . 2012), NMDA受体亚基GRIN2A(杜兰et al . 2012年)和GRIN2B (Lee et al . 2008),阿片受体OPRK1(查et al . 2008年)和OPRM1(黄黄et al . 2009年,等。2010年,Samaco et al . 2012年),GPRIN1(查et al . 2008),满足(普卢默et al . 2013年),NOTCH1 (Li et al. 2014)。MECP2调控的通道/转运体包括TRPC3 (Li et al. 2012)和SLC2A3 (Chen et al. 2013)。MECP2调节FKBP5的转录，参与糖皮质激素受体的转运(Nuber et al. 2005, Urdinguio et al. 2008)。MECP2参与了小鼠嗅觉神经元SEMA3F (semaphorin 3F)的表达调控(Degano et al. 2009)。在斑马鱼中，Mecp2通过直接刺激Sema5b和Robo2的转录参与感觉轴突引导(Leong et al. 2015)。 MECP2 may indirectly regulate signaling by neuronal receptor tyrosine kinases by regulating transcription of protein tyrosine phosphatases, PTPN1 (Krishnan et al. 2015) and PTPN4 (Williamson et al. 2015).

MECP2调控神经系统功能相关的多种转录因子的转录，如CREB1、MEF2C、RBFOX1 (Chahrour et al. 2008)和PPARG (Mann et al. 2010, Joss-Moore et al. 2011)。

MECP2与转录和染色质重塑因子相关，如CREB1 (Chahrour et al. 2008, Chen et al. 2013)、含hdac1 /2的SIN3A共抑制复合物(Nan et al. 1998)和NCoR/SMRT复合物(Lyst et al. 2013, Ebert et al. 2013)。关于MECP2与SWI/SNF染色质重塑复合物的相互作用，有相互矛盾的报道(Harikrishnan et al. 2005, Hu et al. 2006)。有报道称MECP2与DNA甲基转移酶DNMT1相互作用，并伴随DNMT1酶活性的增加(Kimura and Shiota 2003)。

除了MECP2对基因表达的DNA结合依赖调控外，MECP2还可能通过与DROSHA微处理器复合物的组分相互作用以及由此引起的成熟microrna水平的变化来影响基因表达(Cheng et al. 2014, Tsujimura et al. 2015)。

在男性和女性自闭症患者中都可以观察到MECP2启动子甲基化的增加(Nagarajan et al. 2008)。在MECP2的启动子和第一个内含子中发现了发生甲基化的调控元件，它们的甲基化被证明可以调节小鼠MECP2的表达(Liyanage et al. 2013)。小鼠Mecp2启动子甲基化被证明受到应激的影响(Franklin et al. 2010)。

Mecp2缺失小鼠的rett样表型是可逆的(Guy et al. 2007)，但需要达到适当水平的Mecp2表达(Alvarez-Saavedra et al. 2007)。当Mecp2缺失小鼠星形胶质细胞中的Mecp2表达恢复时，Rett症状就会出现改善，包括突变神经元的非细胞自主阳性作用和兴奋性谷氨酸转运体VGLUT1水平的升高(Lioy等，2011)。来自Mecp2缺失小鼠的小胶质细胞释放出高于正常水平的谷氨酸，这对神经元有毒性作用。谷氨酸分泌增加可能是由于Mecp2缺失小胶质细胞中参与谷氨酸合成的谷氨酰胺酶(Gls)水平升高，以及参与谷氨酸释放的连接素-32 (Gjb1)水平升高(Maezawa和Jin, 2010)。小鼠下丘脑sim1表达神经元中Mecp2的靶向缺失概括了一些Rett综合征的特征，并突出了Mecp2在进食行为和应激反应中的作用(Fyffe et al. 2008)。

Mecp2过表达，类似于Mecp2重复综合征，导致神经表型类似于Rett (Collins et al. 2004, Luikenhuis et al. 2004, Van Esch et al. 2005, Alvarez-Saavedra 2007, Van Esch et al. 2012)。当MECP2表达水平得到纠正时，成年小鼠MECP2重复综合征小鼠模型的表型是可逆的(Sztainberg et al. 2015)。