Science：神經(jīng)退行性病變與tRNA有關(guān)
日期：2014-07-25 09:20:27
美國(guó)杰克遜實(shí)驗(yàn)室（The Jackson Laboratory）的Susan Ackerman教授在小鼠中意外發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)退行性病變與tRNA缺陷有關(guān)。這項(xiàng)研究發(fā)表在七月二十四日的Science雜志上。
研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)專門在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的tRNA，如果它的編碼基因發(fā)生突變，神經(jīng)元核糖體的蛋白合成過(guò)程就會(huì)“卡殼”或中止。細(xì)胞若是在這種情況下缺失GTPBP2蛋白，就會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)退行性病變。
“我們的研究顯示，脊椎動(dòng)物的tRNA基因存在著組織特異性的表達(dá)，”Ackerman說(shuō)。“這樣的基因發(fā)生突變，會(huì)引發(fā)疾病或者影響其它表型。這一發(fā)現(xiàn)為人們開(kāi)辟了疾病機(jī)理研究的新途徑。”
神經(jīng)退行性病變是成熟神經(jīng)元衰退并最終死亡的過(guò)程。盡管阿爾茨海默癥、帕金森癥、亨廷頓氏舞蹈病、肌萎縮側(cè)索硬化癥ALS等多種人類疾病都與神經(jīng)退行性病變有關(guān)，但迄今為止人們對(duì)其中的機(jī)制并不了解。
科學(xué)家們一直在探尋神經(jīng)退行性病變的病因。越來(lái)越多的證據(jù)表明，當(dāng)?shù)鞍缀铣珊驼郫B受到干擾時(shí)，神經(jīng)元比其他類型的細(xì)胞要敏感得多。
呈三葉草結(jié)構(gòu)的tRNA是蛋白合成過(guò)程中的關(guān)鍵一環(huán)，它的兩頭具有不同的功能，一頭讀取遺傳密碼（三聯(lián)體密碼子），另一頭轉(zhuǎn)運(yùn)與密碼對(duì)應(yīng)的氨基酸。
高等生物的tRNA非常多樣化。舉例來(lái)說(shuō)，人類tRNA需要識(shí)別61種三聯(lián)體密碼，而人類基因組差不多含有500個(gè)tRNA基因。為什么會(huì)有這么多tRNA基因呢？它們是多余的么？除了合成蛋白以外tRNA還肩負(fù)著其他功能么？
“在小鼠中，密碼子AGA實(shí)際上由五種tRNA解碼。這種冗余現(xiàn)象令許多人忽視了tRNA突變的致病能力。”
Ackerman及其同事在這項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于缺乏GTPBP2的小鼠來(lái)說(shuō)，tRNA 基因n-Tr20發(fā)生突變會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)退行性病變。值得注意的是，小鼠和人類的這種tRNA活性僅限于大腦和其他中樞神經(jīng)細(xì)胞。
基因n-Tr20編碼的tRNA識(shí)別密子碼AGA，即精氨酸。研究顯示，n-Tr20的缺陷會(huì)導(dǎo)致核糖體在遇到AGA時(shí)“卡殼”。一般情況下，GTPBP2蛋白可以幫助細(xì)胞克服這個(gè)問(wèn)題，但如果這種蛋白缺失，情況就會(huì)變得更加嚴(yán)重。研究人員指出，就是這一機(jī)制推動(dòng)了小鼠模型的神經(jīng)退行性病變。
