额外的基因复制大脑中可能导致唐氏综合症

来自密歇根大学的研究人员发现,基因的额外拷贝唐氏综合症患者不当引起小鼠神经元的发展。

基因被称为唐氏综合症细胞粘附分子,或DSCAM,也涉及其他人类神经疾病,包括自闭症谱系障碍,双相情感障碍和难治性癫痫。

唐氏综合症的原因是一个额外的21号染色体的复制,或称21三体综合症。但是因为这个染色体包含超过200个基因包括DSCAM-a重大挑战在唐氏综合症的研究和治疗是确定哪些基因或基因的染色体为特定症状的综合症。

“治疗的理想路径识别引起疾病的基因,然后目标这个基因或其他基因,它与唐氏综合症的治疗方面,“你们说Bing,密歇根大学生命科学学院的神经学家和该研究的第一作者。

唐氏综合症”,但,我们不能只是病人基因组序列找到这样的基因,因为我们会发现至少有200种不同的基因改变。我们必须深入找出哪些基因导致的问题。”

对于这个工作,研究人员转向唐氏综合征的动物模型。通过研究老鼠,有三分之一的副本鼠标相当于21号染色体,你们和他的团队已经演示了如何一个额外的副本DSCAM导致神经功能障碍。他们的研究成果发表在4月20日在《公共科学图书馆·生物学研究。

每个神经元都有两个分支机构,扩大中心:从细胞树突,接收来自其他神经细胞的信号,发送信号到其他神经元和轴突。之前你们和他的同事们认为过多的蛋白质编码通过DSCAM可以导致果蝇神经元轴突的生长。

遵循他们的研究在苍蝇,团队已经发现第三份DSCAM老鼠导致轴突增长和神经元连接的类型(称为突触)神经元刹住其他神经元的活动。这些变化导致更大的抑制脑cortex-a其他神经元的大脑的一部分参与感觉、认知和行为。

“众所周知,这些抑制性突触在唐氏综合症小鼠模型改变,但这种变化背后的基因是未知的,“你们说,他也是细胞和发育生物学教授密歇根大学医学院。“我们这里显示额外的副本DSCAM的主要原因是过度抑制大脑皮层突触。”

团队证明DSCAM老鼠只有两份,但是其他三份基因类似于人类21号染色体基因,轴突的生长出现正常。

“这些结果令人吃惊,因为,尽管这些老鼠有一个额外的大约一百个基因,复制正常化这单基因,DSCAM,救助抑制性突触功能正常,”保罗·詹金斯说医学院药理学和精神病学助理教授和这项研究的共同通讯作者。

“这表明调制DSCAM表达水平可能是一个可行的治疗策略修复突触赤字在唐氏综合症。此外,鉴于DSCAM水平的改变与其他脑部疾病,如自闭症谱系障碍和双相情感障碍,这些结果摆脱洞察潜在的其他人类疾病机制。”

参考:刘H, Caballero-Floran RN, Hergenreder T, et al。DSCAM基因三倍导致大脑皮层过度gaba ergic突触在唐氏综合症小鼠模型。金E,艾德。公共科学图书馆杂志。2023;21 (4):e3002078。doi:10.1371 / journal.pbio.3002078

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