华人女院士Nature子刊发布miRNA研究重要发现

　　

生物通报道  来自麻省理工学院Picower研究所的研究人员发现了，造成脑功能故障，导致精神分裂症发病的一个主要遗传调控因子。相关研究结果发布在5月25日的《自然神经科学》（Nature Neuroscience）杂志上。

领导这一研究的是美国国家医学院院士、麻省理工学院Picower学习与记忆研究所所长、神经科学教授蔡理慧（Li-Huei Tsai）（延伸阅读：华人女院士Nature发表老年痴呆重要研究成果 ）。

出生于台湾的蔡理慧教授是一位国际知名的神经学科学家，这位女科学家研究阿尔茨海默氏症已近30年，她早年毕业于台湾中兴大学，后于德州大学达拉斯西南医学中心获得博士学位。在她3岁多的时候，曾目睹了抚育她的奶奶在阿尔茨海默氏症的影响下，变得完全不认识她了，这给她留下了深刻的印象，也影响了她的科学研究生涯。

蔡理慧说，这项研究工作或有一天可以促成一些新策略来治疗由于突触功能失常引起的精神分裂症和其他疾病。

信使RNA(mRNA)负责将DNA的遗传信息转换为合成蛋白质的密码。近期发现的一类叫做microRNAs (miRNAs)的非编码RNA分子，被证实可通过与mRNA相互作用来阻断蛋白质生成。

在人类的基因组中已发现了3000多种miRNAs。一个miRNA便可以调控成百上千基因的活性，由此来影响整个细胞网络。

编码一种特殊microRNA — miRNA-137的基因发生遗传变异，一直与提高精神分裂症风险关联在一起。尽管精神分裂症与多种基因密切相关，“一张更完整的miRNAs图像或许可以增进我们对于精神分裂症潜在分子机制的理解，”蔡理慧说。

当前对于遗传变异影响miRNA-137水平及大脑中miRNA-137效应的机制尚不清楚。“了解异常水平的miRNA-137如何影响细胞功能具有重要的意义，”论文的共同作者、Picower研究所博士后Sandra Siegert说。

Siegert发现在源自患者人类成纤维细胞的重编程神经元中microRNA-137增多。这转而与一些突触前缺陷、突触可塑性受损和认知功能障碍有关联。Siegert说，这是一个很意外的发现，因为尽管精神分裂症被视作是一种“突触疾病”，但此前却从未有人证实过microRNAs可以影响突触处神经递质释放的机制。

蔡理慧说：“这项研究工作证实一些miRNAs直接影响了突触蛋白。它阐明了miRNA-137的主调控因子作用，证实其是一个令人兴奋的突触前功能调控因子。”Siegert说：“这项工作证实了只需下调miRNA-137，我们就能够改善神经元的突触传递。这非常的具有前景，表明了操控miRNA-137的有益效应。”

一些miRNAs还被证实是环境因子影响某些细胞机制的入口。例如，药物滥用和压力可以改变miRNA的水平。“如果我们知道哪些环境因子影响了miRNA-137，或许可以找到一种简单的方法来调节它。如果遗传测试表明某一个体携带着风险相关miRNA-137基因变异，在大脑发育的关键阶段避免不健康的生活方式或药物或许可以阻止疾病发作，”Siegert说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

The schizophrenia risk gene product miR-137 alters presynaptic plasticity

Noncoding variants in the human MIR137 gene locus increase schizophrenia risk with genome-wide significance. However, the functional consequence of these risk alleles is unknown. Here we examined induced human neurons harboring the minor alleles of four disease-associated single nucleotide polymorphisms in MIR137. We observed increased MIR137 levels compared to those in major allele–carrying cells. microRNA-137 gain of function caused downregulation of the presynaptic target genes complexin-1 (Cplx1), Nsf and synaptotagmin-1 (Syt1), leading to impaired vesicle release. In vivo, miR-137 gain of function resulted in changes in synaptic vesicle pool distribution, impaired induction of mossy fiber long-term potentiation and deficits in hippocampus-dependent learning and memory. By sequestering endogenous miR-137, we were able to ameliorate the synaptic phenotypes. Moreover, reinstatement of Syt1 expression partially restored synaptic plasticity, demonstrating the importance of Syt1 as a miR-137 target. Our data provide new insight into the mechanism by which miR-137 dysregulation can impair synaptic plasticity in the hippocampus.