组蛋白乙酰化、转录因子动态参与大脑发育过程中的基因表达

　　

没有人是一座孤岛，也没有神经元是一座孤岛:大脑需要脑细胞之间错综复杂的联系才能正确地完成工作。现在，来自日本的研究人员发现了一种基本机制，可以让神经元知道何时以及如何形成这些连接。

在最近发表在《Cell Reports》上的一项研究中，大阪大学和深圳湾实验室的研究人员揭示了人类脑细胞中与学习和记忆有关的蛋白质的行为，这项研究名为“CBP预先确定的基因位点上的重复CREB-DNA相互作用诱导了人类皮层神经元中活性依赖性基因的表达”。

在发育中的大脑中，神经元活动刺激了脑细胞生长和形成连接所需的基因的表达。如果这个过程被打乱，发育和精神疾病就会发展。

“转录因子cAMP反应元件结合蛋白(CREB)是大脑学习和形成记忆所必需的，”该研究的主要作者Yuri Atsumi说。“虽然已知CREB和CREB结合蛋白(CBP)相互作用以刺激发育中的大脑中的基因表达，但尚不清楚神经元活动如何影响这种相互作用。”

为了探索这一点，研究人员使用了一种称为单分子成像的复杂显微镜技术来跟踪人类脑细胞中CREB和CBP的运动。

“结果非常清楚，”共同资深作者Noriyuki Sugo解释说。“我们发现神经元活动显著增加了CREB和DNA之间以及CREB和CBP之间的重复、长期相互作用。”

这些相互作用吸引了激活基因表达的RNA聚合酶II。此外，研究人员发现CREB与DNA相互作用以促进基因表达的位点需要CBP介导的事先乙酰化。

共同资深作者Nobuhiko Yamamoto说:“这些发现不仅阐明了大脑发育中学习和记忆的机制，还为精神疾病的发展提供了新的见解。”

考虑到CBP是一种可以导致鲁宾斯坦-泰比综合征的基因，患者表现出智力迟钝和智力残疾，CBP蛋白的失活可以帮助解释这种疾病是如何发展的。在三维类脑模型中进一步探索CREB-CBP相互作用可以进一步了解本研究中观察到的神经元活动的影响。