致病重复有助于人类神经元功能

我们基因组的一半以上由DNA中的重复元件组成。在极少数情况下,这些重复序列会变得不稳定并增大大小。这些重复的扩展会导致神经退行性疾病

我们基因组的一半以上由DNA中的重复元件组成。在极少数情况下,这些重复序列会变得不稳定并增大大小。这些重复的“扩展”会导致神经退行性疾病,例如ALS和痴呆症,以及易碎X综合征中的学习障碍和自闭症。

致病重复有助于人类神经元功能

迄今为止的研究集中在这些扩增的重复序列如何引起疾病,但很少关注重复序列本身以及它们在基因中是否具有正常功能。

通过关注健康神经细胞的生物学,密歇根医学小组发现,导致脆性X综合征的基因中的重复通常调节神经元中蛋白质的制造方式和时间。这个过程对于这些神经细胞以及潜在的人的学习和记忆可能很重要。

密歇根医学大学神经病学副教授,首席研究员彼得·托德(Peter Todd)博士解释说:“这些重复序列的功能就像一个开关,减慢了蛋白质的产生,然后又迅速将其重新打开。”

这项研究首先使用了啮齿动物,然后从患者干细胞中产生了人类神经元。科学家发现,脆性X基因开头的重复序列及其翻译会减慢脆性X蛋白的产生,这对学习和记忆很重要。但是,当刺激神经元时,这种重复翻译消失,并且在突触(神经细胞之间的连接)处的脆弱X蛋白水平增加,表明重复及其翻译调节了这种局部蛋白的产生。

有了关于重复序列如何正常发挥功能的这一发现,该团队与Ionis Pharmaceuticals合作开发了一种反义寡核苷酸(ASO),这是一种修饰的DNA短链,可以特异性靶向缺陷基因的转录本以纠正异常。Ionis的ASO旨在与RNA精确结合,从而停止了创建致病蛋白的过程,该蛋白可能会阻止对神经元有毒并引起人类疾病的易碎X重复序列的翻译。

该ASO产生了两个显着的结果。首先,它降低了这些重复在啮齿动物和人类神经元中引起的毒性。其次,这种重复翻译的阻断引发了脆性X蛋白的大量增加,其丢失会导致脆性X综合征。托德说:“结果表明,我们同时纠正了脆性X相关疾病中发生的两个主要问题。”

这项研究为此类神经系统疾病的治疗提供了一条新颖的途径。

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