Nature子刊:不同的疾病,相同的信号通路

【字体: 时间:2012年08月07日 来源:生物通

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  生物通报道:发表在EMBO Journal杂志上的一项研究显示,脆性X综合症和唐氏综合症引发智力缺陷涉及相同的分子通路。这两种疾病都扰乱了调控神经细胞树突棘发育的分子事件,树突棘是神经细胞表面的小突起,它对于大脑中神经细胞的交流至关重要。

  

生物通报道:发表在EMBO Journal杂志上的一项研究显示,脆性X综合症和唐氏综合症引发智力缺陷涉及相同的分子通路。这两种疾病都扰乱了调控神经细胞树突棘发育的分子事件,树突棘是神经细胞表面的小突起,它对于大脑中神经细胞的交流至关重要。

“我们首次发现,脆性X综合症和唐氏综合症中发生异常的一些蛋白是在这两种疾病中引发智力障碍的分子触发器,”文章领衔作者之一,印第安纳大学教授Kyung-Tai Min说。“尤其是其中两个蛋白相互作用,限制了树突棘在树突表面的形成。”他补充道:“树突棘的形成是神经细胞之间进行交流所必须的,也是神经信号的成功传导所必须的。当树突棘收受到破坏时,神经系统的信息传导受阻而导致患者智力底下。”

智力障碍是一种发育性的大脑疾病,会导致认知能力受损和智力底下。引起智力障碍最普遍的遗传学因素是脆性X综合症和唐氏综合症,然而人们对其背后的细胞学和分子机制还并不了解。脆性X综合症的遗传学病因是一个基因突变阻止了神经发育所需的蛋白的合成(脆性X智力低下蛋白)。而唐氏综合症的遗传学病因则是细胞中的染色体21(完全或部分)出现了第三个拷贝。尽管这两种综合症是由不同的功能性遗传学突变引起的,研究人员发现两种疾病的小鼠模型中存在于智力障碍相关的共同分子通路。

唐氏综合症模型小鼠的记忆力和大脑功能障碍,其心脏形成也往往受到影响,这一症状在唐氏综合症患者体内也存在。这两种小鼠模式系统能帮助科学家研究两种综合症背后的分子事件。

研究人员发现,唐氏综合症关键区域DSCR1蛋白与脆性X智力低下蛋白FMRP相互作用,对神经细胞树突棘的形成进行调控,同时也控制着局部的蛋白合成,而DSCR1FMRP的新调控子。研究人员应用特异性结合该蛋白的抗体和荧光标记技术,发现DSCR1蛋白特异性的与磷酸化形式的FMRP蛋白相互作用。研究显示,在这两种遗传学疾病中,引起智力障碍的分子通路发生了相互重叠,这说明可以针对这两种综合造成的智力障碍研发共同的治疗手段。

研究人员相信这项研究是了解神经元中DSCR1多重作用的重要一步,也有助于研究与脆性X综合症和唐氏综合症引发的智力障碍紧密相关的分子相互作用。

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文摘要:

DSCR1 interacts with FMRP and is required for spine morphogenesis and local protein synthesis

Most common genetic factors known to cause intellectual disability are Down syndrome and Fragile X syndrome. However, the underlying cellular and molecular mechanisms of intellectual disability remain unclear. Recently, dendritic spine dysmorphogenesis and impaired local protein synthesis are posited to contribute to the cellular mechanisms of intellectual disability. Here, we show that Down syndrome critical region1 (DSCR1) interacts with Fragile X mental retardation protein (FMRP) and regulates both dendritic spine morphogenesis and local protein synthesis. Interestingly, decreasing the level of FMRP restores the DSCR1-induced changes in dendritic spine morphology. Our results imply that DSCR1 is a novel regulator of FMRP and that Fragile X syndrome and Down syndrome may share disturbances in common pathways that regulate dendritic spine morphology and local protein synthesis.
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