突变会影响突触的形成在大脑的语言区域

突变的Foxp2基因与一种叫做失用症的语言障碍,很难产生序列的声音。从麻省理工学院和国家的一项新研究揭示了杨明交通大学这个基因如何控制产生语音的能力。

在老鼠的一项研究中,研究人员发现,Foxp2基因的突变破坏树突的形成和大脑纹状体神经元突触,在控制中扮演重要角色的运动。这些突变小鼠还显示损伤的能力产生高频率的声音,他们使用与其他老鼠沟通。

这些故障是由于Foxp2基因突变防止电机的正确组装蛋白质,细胞内分子,研究人员发现。

“这些老鼠有异常声音,在纹状体有许多细胞异常,“安布耶尔说,麻省理工学院教授,麻省理工学院麦戈文脑研究所的一员,和该论文的作者之一。“这是一个令人兴奋的发现。谁会想到一个演讲的问题可能来自小细胞内汽车吗?”

教授Fu-Chin刘博士91年国家在台湾阳明大学,这项研究的资深作者,今天在《华尔街日报》大脑。刘和布耶尔也曾在2016年的一项研究的潜在的Foxp2基因与孤独症谱系障碍之间的关系。新报告的作者大脑纸是Hsiao-Ying郭和Shih-Yun国家杨明交通大学的陈。

语音控制

Foxp2-associated失用症的孩子往往比其他孩子开始说话后,和他们的演讲往往是很难理解。疾病被认为起源于大脑区域的缺陷,如纹状体、控制嘴唇的动作,嘴和舌头。Foxp2的大脑中也表达了鸣禽如斑马雀和这些鸟类的学习能力是至关重要的歌曲。

Foxp2基因编码转录因子,这意味着它可以控制其他目标基因的表达。许多物种Foxp2基因表达,但人类Foxp2的特殊形式。在2014年的一次研究,布耶尔和他的同事们有证据表明人类Foxp2的形式,表达了在老鼠,让老鼠加速从声明转换到程序类型的学习。

在这个研究中,研究者表明,表达人类Foxp2基因的小鼠,这不同于鼠标版本只有两个DNA碱基对,更好的在学习迷宫和执行其他任务,需要重复的行为转化为行为例程。老鼠与人类Foxp2基因也有长树突-细长的扩展,帮助神经元形成突触在纹状体,这是参与习惯形成以及电机控制。

在新的研究中,研究人员想要探讨的Foxp2基因突变与失用症影响言语生成,使用超声波老鼠叫声代表讲话。许多啮齿动物和蝙蝠等动物产生这些声音来相互沟通。

虽然先前的研究,包括2016年的工作由刘和布耶尔,曾暗示Foxp2基因影响树突增长和突触形成,如何发生的机制还不清楚。由刘领导在新的研究中,研究人员调查提出的一种机制,即Foxp2基因影响电动机的蛋白质。

其中一种分子马达动力蛋白的蛋白质复杂,大型集群的蛋白质负责穿梭分子沿细胞内微管支架。

“各种各样的分子被分流到不同的地方在我们的细胞,这是千真万确的神经元,”布耶尔说。“有一个军队的小分子,分子在细胞质或放进膜。在神经元,它们可能派分子从胞体轴突”。

一个微妙的平衡

动力蛋白复合物是由其他蛋白质。其中最重要的是一个叫做dynactin1的蛋白质,这与微管相互作用,使动力蛋白沿着微管。在新的研究中,研究人员发现dynactin1 Foxp2基因转录因子的主要目标之一。

研究人员集中在纹状体,Foxp2基因的一个地区通常是发现和显示Foxp2基因的变异版本无法抑制dynactin1生产。没有刹车,细胞生成dynactin1太多了。这让dynein-dynactin1的微妙的平衡,防止动力蛋白沿着微管。

这些汽车是需要飞船分子树突增长在树突和突触形成的必要条件。神经元胞体与分子链,无法形成突触来生成所需的适当的电生理信号使演讲生产成为可能。

小鼠突变Foxp2基因异常的超声叫声,通常有大约22到50赫兹的频率。研究人员表明他们可以扭转这些发声障碍和分子马达的赤字活动,树突增长,电生理活动拒绝dynactin1进行编码的基因。

Foxp2基因的突变可以导致自闭症谱系障碍和亨廷顿氏舞蹈症,通过机制,刘和布耶尔之前在他们一份2016年的论文研究,许多其他研究小组正在探索。刘翔的实验室也在调查Foxp2基因异常表达的潜在作用在大脑丘脑核帕金森病的一个可能的因素。

参考:郭HY,陈SY,黄RC, et al .演讲,language-linked FOXP2基因突变的目标蛋白质汽车在纹状体神经元。大脑。2023:awad090。doi:10.1093 /大脑/ awad090

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