环状RNA与大脑功能

第一次,科学家们表明,环状RNA与大脑功能。当一个RNA分子称为Cdr1as被删除从老鼠的基因组,这些动物有问题过滤掉不必要的信息——像病人患有神经障碍。

虽然数以百计的圆形rna (circRNAs)丰富的哺乳动物的大脑,一个大的问题仍未得到回答:他们真的适合吗?在最新一期的科学,尼古拉斯Rajewsky和他的团队在柏林医学系统生物学研究所(BIMSB)马克斯·德尔布吕克分子医学中心的亥姆霍兹联合会(MDC)以及其他合作者在争取民主变革运动和查利特,现在数据——第一次——一个圆形的RNA与大脑功能。

之间的世俗的信使RNA比DNA和蛋白质编码。事实上,有几种不同的非编码RNA分子。它们可以长非编码rna (lncRNAs)或短监管rna(大鹏);他们可以干扰蛋白质生产(siRNAs)或帮助有可能(图示)。在过去的20年里,科学家已经发现了一些24个RNA品种,形成复杂的网络内分子的缩影。circRNAs其中最神秘的,一个不寻常的rna的头连接到尾巴形成共价闭合环。这些结构在过去几十年里一直被认为是一种罕见的,充满异国情调的RNA的物种。事实上,正好相反。当前RNA-sequencing分析显示,他们是一个大的RNA,这是大脑组织中高度表达。

成千上万的圆形rna存在于线虫、老鼠和人类

2013年,两项开创性研究,循环rna特征出现在《自然》杂志上,其中一个由尼古拉斯Rajewsky和他的团队。有趣的是,大多数圆形rna异常稳定,漂浮在细胞质中几小时,甚至几天。系统生物学家提出,——至少有时circRNAs基因调控。大型循环单链RNA Cdr1as 1500个核苷酸,对小分子核糖核酸可能充当“海绵”。例如,它提供了70多个结合位点的微rna称为miR-7。小分子核糖核酸短RNA分子,通常在信使RNA结合互补序列,从而控制细胞产生的蛋白质的具体数量。

此外,Rajewsky和他的合作者开采数据库和发现成千上万的不同circRNAs线虫,老鼠和人类。他们中的大多数都是在进化过程中高度保守的。“我们发现了一个平行宇宙的未知的rna,“Rajewsky说。“自从出版领域爆炸;数以百计的新研究进行了。”

理解一个圆,主要是出现在兴奋性神经元

当前论文在科学、系统生物学家联手卡门Birchmeier MDC重新考虑Cdr1as的实验室。”这个圈子可以找到在胶质细胞兴奋性神经元但不是,”莫尼卡说Piwecka,论文的第一作者和协调员的大部分实验。“在小鼠和人类的大脑组织,有两个小分子核糖核酸叫miR-7和mir - 671绑定到它。“下一步,Rajewsky和他的合作者有选择地删除circRNA Cdr1as老鼠CRISPR / Cas9使用基因组编辑技术。在这些动物中,大多数microrna的表达在四个研究大脑区域保持镇定。然而,miR-7表达下调和mir - 671调节。这些变化是转录后,一致认为Cdr1as通常与这些小分子核糖核酸在细胞质中。

“这表明Cdr1as通常稳定或传输miR-7神经元通过骗取,虽然mir - 167可能有助于调节这个环状RNA水平,“Rajewsky说。如果microRNA漂浮在细胞质中没有绑定任何地方,它会分解为浪费。也把它的圆将防止新的地方像突触。他补充说:“也许我们应该思考Cdr1as而不是“海绵”为“船。这可以防止乘客淹死也移动到新港口。”

微rna浓度有显著的变化对神经细胞产生的信使rna和蛋白质的影响,特别是对一组称为“立即早期基因。“他们是第一波的一部分当刺激了神经元的反应。还影响信使rna编码的蛋白质参与维护动物的睡眠周期。

Cdr1as调节突触的反应

使用单细胞电生理学,Charite-researcher基督教罗森蒙得观察到自发在突触囊泡释放经常发生的两倍。两个连续刺激的突触反应也改变了。额外的行为分析在争取民主变革运动反映了这些发现。即使老鼠正常出现在许多方面,他们无法调整下来应对外部噪声等信号。类似中断pre-pulse抑制已经指出患有精神分裂症或其他精神疾病。

这是一个日常经验多少取决于这个过滤功能:当一声巨响突然扰乱一个图书馆的安静氛围,你不能避免被吓坏了。然而,相同的爆炸将似乎更少的威胁下一个建筑工地。在这种情况下,大脑有机会处理以前的声音,过滤掉不必要的信息。因此,惊吓反射抑制(pre-pulse抑制)。这个基本的大脑功能,让健康的动物和人暂时适应强烈的刺激,避免信息过载已经与Cdr1as有关。

“功能上,我们的数据表明,Cdr1as及其直接与小分子核糖核酸的相互作用是重要的感觉运动控制和突触传递,”尼古拉斯Rajewsky说。“更普遍,因为大脑是一个器官异常高的和多样化的圆形rna的表达,我们相信,我们的数据表明存在未知的生物功能层由这些圈子。”