腦神經(jīng)細(xì)胞怎鏈接53個(gè)基因編寫密碼
日期：2012-12-07 09:38:29
“世上沒有兩片完全相同的樹葉”，人類大腦中上千億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞也是如此，每一個(gè)細(xì)胞都有一串由蛋白分子群構(gòu)成的“密碼”。上海交大12月5日宣布，系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院吳強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了大腦發(fā)育中這類蛋白分子編制“密碼”的機(jī)制，有助于揭示自閉癥、精神分裂、抑郁癥等腦神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病因。相關(guān)成果日前登上了綜合類國際頂級學(xué)術(shù)期刊《美國科學(xué)院院刊》。
原來，腦神經(jīng)細(xì)胞也具有分子多樣性，它們之所以能夠識(shí)別和區(qū)分彼此，建立起正確聯(lián)系，正是由于那串各不相同的身份密碼。而密碼編制者是一種名為“原鈣粘蛋白”的分子。之所以叫做“原鈣粘”，因?yàn)檫@些蛋白是依賴鈣離子的粘附分子，分布于神經(jīng)細(xì)胞膜表面。
目前學(xué)界發(fā)現(xiàn)，大腦內(nèi)共有53個(gè)原鈣粘蛋白基因，通過基因表達(dá)和調(diào)控，產(chǎn)生原鈣粘蛋白。“這好比是一副撲克牌，每張牌都有一個(gè)編碼。”吳強(qiáng)介紹，“為神經(jīng)細(xì)胞編制‘密碼’時(shí)，并非每張牌都被打出，只是抽取其中十幾張牌。”這批原鈣粘蛋白形成分子群，賦予各個(gè)神經(jīng)細(xì)胞不同“身份”。而當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞“接頭”時(shí)，“密碼”就好比“暗號”，只有暗號對得上時(shí)，相關(guān)神經(jīng)細(xì)胞才會(huì)互相鏈接、行使功能，從而建立起復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
近期國際前沿研究表明，原鈣粘蛋白群在大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)育中起到重要作用，若通過基因敲除或下調(diào)原鈣粘蛋白，可導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞發(fā)育異常、彼此不分，并誘發(fā)凋亡。已發(fā)表的國際論文也顯示，在原鈣粘蛋白家族中，原鈣粘蛋白α基因正是自閉癥易感基因，這個(gè)基因缺陷容易導(dǎo)致原鈣粘蛋白α失調(diào)，易患自閉癥。專家認(rèn)為，針對神經(jīng)細(xì)胞身份密碼產(chǎn)生原因的研究，有利于揭示精神疾病發(fā)病的分子機(jī)制，將來則可能通過基因操作，控制神經(jīng)細(xì)胞編碼，造福人類精神健康。
大腦發(fā)生嚴(yán)重疾病，如精神分裂癥、自閉癥、抑郁癥甚至腦腫瘤等，都可能是因?yàn)樯窠?jīng)細(xì)胞某種蛋白質(zhì)表達(dá)出現(xiàn)了問題。如果有一種方法可以知道基因是如何表達(dá)的，為什么這樣表達(dá)，發(fā)生大腦疾病時(shí)，是哪一個(gè)基因表達(dá)出了問題，那么對于研究此類疾病機(jī)理將起到關(guān)鍵作用。
上海交通大學(xué)宣布，該校系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院吳強(qiáng)科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種特殊蛋白質(zhì)調(diào)控機(jī)理，找到了打開人腦神經(jīng)細(xì)胞謎團(tuán)的兩把“鑰匙”絕緣子結(jié)合蛋白CTCF和染色體粘連蛋白Cohesin。課題組負(fù)責(zé)人、上海交大系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院吳強(qiáng)教授介紹，這一研究成果對科學(xué)家破解人類基因組的編碼調(diào)控機(jī)制，以及認(rèn)識(shí)腦發(fā)育中單個(gè)神經(jīng)細(xì)胞身份密碼如何建立、復(fù)雜神經(jīng)精神疾病發(fā)病機(jī)理將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
吳強(qiáng)教授的科研團(tuán)隊(duì)通過模式神經(jīng)細(xì)胞系，利用細(xì)胞發(fā)育系統(tǒng)生物學(xué)和基因組學(xué)技術(shù)，結(jié)合遺傳學(xué)和生物化學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)了原鈣粘蛋白表達(dá)調(diào)控的分子機(jī)制，終于破解了這一“謎團(tuán)\"，找到絕緣子結(jié)合蛋白CTCF和染色體粘連蛋白Cohesin。
