8月17日，《Science》期刊新發(fā)表這一篇題為“Fragile X mental retardation 1 gene enhances the translation of large autism-related proteins”的文章，揭示了一種罕見病——脆性X綜合征（fragile X syndrome）的遺傳因素。同時，這一缺陷基因還與其他疾病有關(guān)，例如自閉癥。
來自美國卡內(nèi)基科學(xué)研究所的Ethan Greenblatt和Allan Spradling完成了這一研究。他們重點(diǎn)研究了一種基因——Fmr1（fragile X mental retardation 1），該基因突變會影響大腦和生殖系統(tǒng)，導(dǎo)致最常見的遺傳性自閉癥、脆性X綜合征以及卵巢早衰。
我們的遺傳信息存儲在DNA分子中，后者緊密綁定于細(xì)胞核中，類似于一份“指令清單”。在蛋白表達(dá)過程中，RNA充當(dāng)著“跑步者”的角色，負(fù)責(zé)將特定的DNA代碼從細(xì)胞核帶至細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)制造的地方。
在多數(shù)情況下，這些步驟——從DNA到RNA的轉(zhuǎn)錄和從RNA到蛋白質(zhì)的翻譯——快速連續(xù)地發(fā)生。然而，在一些高度專門化的細(xì)胞中，包括神經(jīng)元和卵細(xì)胞，RNA的產(chǎn)生和儲存是非常必要的。
先前的研究表明，F(xiàn)mr1可以防止存儲的RNA分子過度產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)。但是，許多研究都是針對腦細(xì)胞進(jìn)行的，而在這些腦細(xì)胞中，結(jié)果分析非常復(fù)雜。在這項(xiàng)新研究中，Ethan Greenblatt和Allan Spradling選擇了一種更為簡單的細(xì)胞——果蠅卵細(xì)胞。
他們意外發(fā)現(xiàn)，缺乏Fmr1的卵細(xì)胞一開始是完全正常的，但是隨著時間的推移，缺陷卵細(xì)胞會比正常細(xì)胞更快地失去功能。這讓人聯(lián)想到人類卵巢衰竭綜合征。更重要的是，當(dāng)受精時，這些缺乏Fmr1的卵細(xì)胞會產(chǎn)生帶有嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)缺陷的后代，例如脆性X綜合征。
這張圖展示了一個胚胎中樞神經(jīng)系統(tǒng)因?yàn)槿狈mr1基因而出現(xiàn)發(fā)育缺陷的病例，左圖是正常的腹神經(jīng)索（ventral nerve cord）。（圖片來源：Courtesy of Ethan Greenblatt and Allan Spradling）
進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)mr1突變的卵細(xì)胞所表達(dá)的蛋白質(zhì)數(shù)量大大減少。如果許多蛋白質(zhì)完全缺失，就會與自閉癥有關(guān)。受影響的蛋白質(zhì)有一個共同點(diǎn)——構(gòu)建我們身體的一些的蛋白質(zhì)。即便是正常的卵細(xì)胞，包括受Fmr1影響的大蛋白在內(nèi)，同樣也不能有效地表達(dá)。
“我們認(rèn)為，F(xiàn)mr1是一種輔助物質(zhì)，可以促進(jìn)重要的大型蛋白的表達(dá)，而這些蛋白質(zhì)對于卵細(xì)胞或者神經(jīng)元而言是很難制造的。缺乏Fmr1，卵細(xì)胞就沒有足夠的特定大蛋白，從而過早地衰退。因?yàn)镕mr1在大腦中也很重要，某些與自閉癥相關(guān)的大型蛋白的缺失可以解釋脆性X綜合癥患者的自閉癥樣癥狀。” Greenblatt解釋道。
下一步，他們將繼續(xù)研究大型蛋白表達(dá)問題與衰老或者其他疾病的關(guān)聯(lián)，例如阿爾茲海默癥、肌萎縮側(cè)索硬化（ALS）。
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