基因片段可能链接自闭症和认知障碍

孤独症与才华以及认知困难,但如何在大脑中情形的还不清楚。现在多伦多大学的研究人员的一项研究发现,一个微小的基因片段影响大脑的方式可以解释自闭症症状的情况下,与认知的挑战。

教授领导的研究人员本杰明布兰考的分子遗传学Donnelly细胞和生物分子研究中心和医学院,Sabine Cordes,西奈医疗系统的资深研究员Lunenfeld-Tanenbaum研究所(LTRI),已经确定了一个简短的基因片段,对大脑发育和信息处理是至关重要的。研究人员描述的缺失,这段就足以引起改变社会行为——孤独症的标志——在老鼠,以及学习和记忆的赤字,在孤独症案例的一个子集。

最出名的社交互动和沟通造成困难自闭症被认为来自事故在开发过程中大脑布线。它可以以不同的方式。那些经验可以有优越的心智能力或需要全职护理。自闭症,落在很大程度上取决于一个人的基因,但是大多数情况下是特发性,或未知的遗传起源。

“这是非常重要的了解自闭症背后的机制,特别是在特发性形式,目前尚不清楚原因是什么,”Thomas Gonatopoulos-Pournatzis说,布兰考的实验室研究助理,该研究的第一作者。“我们不仅发现了一个新的机制,导致这种疾病,但我们的工作也可能提供更合理的治疗策略的发展。”

布兰考的团队曾发现了一个自闭症和短基因片段之间的联系,称为microexons,主要是表现在大脑。通过这一过程称为可变剪接,microexons拼接或脱离前的最后一个基因转录翻译成蛋白质。虽然小,但microexons可以产生巨大影响,影响蛋白质绑定其合作伙伴的能力要求在大脑发育。然而,如何不清楚个人microexons导致自闭症。

团队专注于一个特定microexon位于基因称为如果,这是细胞内蛋白质合成的关键。他们发现这个microexon压倒性地排除在如果在自闭症个体的大脑基因转录。

测试如果如果microexon对大脑功能很重要,Gonatopoulos-Pournatzis,加上Cordes的团队,培育的老鼠缺乏它。这些老鼠显示社会行为赤字,避免与其他老鼠社会互动等建立联系eIFG4 microexon和出自闭症行为。

一个令人吃惊的是,当研究人员发现,这些老鼠还在学习和记忆测试中表现不佳,衡量动物的环境与刺激的能力。

“我们不可能想到一个microexon会产生如此重要的影响不仅在社会行为,而且在学习和记忆上,“Gonatopoulos-Pournatzis说。

进一步分析表明,microexon编码的一部分如果允许它与脆性X智力迟钝的蛋白质,或FMRP与脆性X综合征失踪的人影响,智力障碍的一种。大约三分之一的个人与脆性X功能自闭症,但两者之间的联系仍不清楚——直到现在。

FMRP,如果一起工作作为制动推迟蛋白质合成,直到新体验,刹车被神经活动,研究人员还发现。

“重要的是要控制大脑反应的经验,“Gonatopoulos-Pournatzis说。“删除这个刹车在蛋白质合成经验,我们认为它允许形成新记忆。”

没有microexon,然而,这个刹车是削弱,下面是增加蛋白的生产。新制造的蛋白质,发现在实验执行Anne-Claude Gingras, LTRI资深研究员和分子遗传学教授,形成离子通道,受体和其他信号分子需要建立突触和正常运转。

然而,太多的这些蛋白质不是一件好事,因为它会导致的破坏类型的脑电波参与突触可塑性和记忆形成。这是揭示了电极记录执行的老鼠的大脑切片实验团队的格雷厄姆•Collingridge LTRI资深研究员和生理学系教授和梅勒妮Woodin U的T细胞和系统生物学教授、文学院院长和科学。

此外,过度的类似的蛋白质发生在缺乏FMRP的情况下,提出一个共同的分子机制为脆性X和特发性自闭症。

研究人员认为,他们的研究结果可能有助于解释大部分的自闭症病例没有其他已知的基因线索。这些发现也打开门新治疗方法的发展。一种可能性是增加的拼接如果microexon影响个体使用小分子来提高他们的社会和认知赤字,布兰考说。

参考

Gonatopoulos-Pournatzis等。(2020)Autism-Misregulated如果Microexons控制突触翻译和高阶认知功能。分子细胞。DOI: https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.01.006

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