美发现保持神经活动稳定新机制

2019-10-19 11:33:52 来源: 白城信息港

近,美国约翰·霍普金斯大学科学家领导的研究小组在《自然·神经科学》杂志上发表论文称,神经元会通过对DNA的小“手术”不断调节自身全天候的活动水平。这一发现有助于揭示神经科学中许多重要的问题。

“我们曾认为细胞一旦完全成熟,其DNA就是完全稳定的,包括上面附带的分子标签,这些标签控制着基因并保持细胞‘身份’。”约翰·霍普金斯大学的宋红军(音译)教授说,“这项研究表明,某些细胞确实能一直改变它们的DNA,而这只是为了履行日常功能。”

这种改变称为DNA去甲基化,这一过程涉及DNA切除,会让DNA变得不稳定,容易变异,所以除用于纠正错误,大部分细胞都很少用它。但近有研究表明,哺乳动物的大脑具有高度动态的DNA修复活动,且远比身体其他部位要多。在大脑这样一个如此脆弱的组织中进行有风险的活动,让宋红军领导的研究小组迷惑不已。

神经元的主要工作是通过突触与其它神经元通讯。在每个突触,发起方神经元会释放化学信息素,其中包含的信息由接收方的受体蛋白来解释。神经元能通过调节自身基因的活性,改变信息素或神经元表面受体的数量,从而改变通讯的“音量”。

在该项研究中,研究小组采集了小鼠脑中的神经元,加入不同药物,发现它们的突触活动(代表通讯音量)、Tet3基因活性(活性增强则开启DNA去甲基化)和GluR1蛋白(突触中的信息受体)之间保持着此消彼长的关系。研究人员解释说,通过这种机制使突触活性保持在相对一致的水平,神经元才能保持对周围信号的反应。如果突触活性增强,Tet3活性和去甲基化活动也增强,会使突触中GluR1水平下降,以此减弱整个活动的力量,使突触恢复原来的活性水平;反之,则使原来减弱的活性增强。Tet3的水平受突触活性影响,而突触活性也受Tet3水平影响。

调节突触活性的能力是神经元基本的性质,“这正是大脑形成含有特定信息的线路方式,”宋红军说,“突触的灵活性似乎是需要有轻微风险的DNA手术才能实现。因此某些脑功能失调,是否是由于神经元在切除碱基之后丧失了它们的‘复原’能力所致?这项研究将让我们离发现原因更近一步。”

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