幾十年來,研究人員一直對(duì)神經(jīng)退行性疾病阿爾茨海默病感到困惑,但阻止或逆轉(zhuǎn)這種疾病對(duì)大腦影響的治療方法仍然難以捉摸。St. Jude Children's Research Hospital 的科學(xué)家們最近通過創(chuàng)建一種比以前的模型更接近人類疾病的小鼠模型,為這個(gè)難題增加了一個(gè)重要的部分。該發(fā)現(xiàn)今天發(fā)表在《自然衰老》雜志上。
研究人員使用他們的新模型來發(fā)現(xiàn) RNA 剪接缺陷如何導(dǎo)致阿爾茨海默病的神經(jīng)退行性變。RNA剪接是一個(gè)去除非編碼基因序列并將蛋白質(zhì)編碼序列連接在一起的過程。
“RNA 剪接是轉(zhuǎn)錄和翻譯中必不可少的一步,”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的通訊作者、圣猶達(dá)大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)和發(fā)育神經(jīng)生物學(xué)系以及蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)中心的 Junmin Peng 博士說?!斑@在大腦中尤為重要,因?yàn)槲覀冎来竽X比身體中的任何其他器官都具有更多的細(xì)胞多樣性,并且剪接被認(rèn)為是產(chǎn)生蛋白質(zhì)多樣性的重要過程?!?/span>
Peng 之前的研究表明,RNA 剪接機(jī)制的一個(gè)特定成分,稱為 U1 小核核糖核蛋白 (snRNP),會(huì)在阿爾茨海默病患者的大腦中產(chǎn)生聚集體。U1 snRNP 復(fù)合物在 RNA 剪接中是必不可少的。
現(xiàn)在,Peng 和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明 U1 snRNP 的功能障礙會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)退行性變,從而為阿爾茨海默病的治療開辟了新的研究途徑。研究發(fā)現(xiàn),U1 snRNP 病理導(dǎo)致的 RNA 剪接功能障礙有助于導(dǎo)致神經(jīng)退行性變。
獨(dú)特的模型將 RNA 剪接缺陷與神經(jīng)元過度興奮聯(lián)系起來
研究人員創(chuàng)建了一種新的 RNA 剪接缺陷小鼠模型,稱為 N40K-Tg??茖W(xué)家們?cè)诮獬龑?duì)剪接機(jī)制的管制時(shí)觀察到了基本的神經(jīng)退行性變,但他們想了解為什么會(huì)這樣。
拼接機(jī)器非常重要,在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)建一個(gè)模型來研究它是一個(gè)真正的挑戰(zhàn),作者能夠創(chuàng)建一個(gè)僅發(fā)生在神經(jīng)元中的剪接功能障礙模型。該模型展示了導(dǎo)致神經(jīng)元毒性和認(rèn)知障礙的剪接功能障礙?!?/span>
抑制性神經(jīng)元活動(dòng)可防止大腦過度興奮。如果科學(xué)家抑制抑制性神經(jīng)元活動(dòng),神經(jīng)元會(huì)變得更加活躍,但會(huì)導(dǎo)致毒性。研究人員發(fā)現(xiàn)對(duì)突觸蛋白有顯著影響,特別是參與抑制性神經(jīng)元活動(dòng)的蛋白質(zhì)。
興奮性毒性非常重要,因?yàn)樗诎柎暮D☆I(lǐng)域已經(jīng)為人所知,即使在 20 到 30 年前,人們就認(rèn)識(shí)到神經(jīng)元變得超級(jí)興奮,現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)剪接機(jī)制可能會(huì)導(dǎo)致在阿爾茨海默病患者中觀察到的興奮性毒性?!?/span>
RNA剪接缺陷與β-淀粉樣蛋白聚集相結(jié)合
阿爾茨海默病的一個(gè)標(biāo)志是大腦中存在 β-淀粉樣蛋白和 tau 的聚集體。Peng 之前的工作表明,U1 snRNP 也會(huì)在大腦中形成聚集體,但科學(xué)家們無法研究 U1 snRNP 功能在疾病中的作用,直到他們開發(fā)出一種擾亂 U1 snRNP 功能導(dǎo)致 RNA 剪接缺陷的模型。
為了了解 RNA 剪接缺陷在 β-淀粉樣蛋白聚集的情況下如何表現(xiàn),研究人員將他們的小鼠模型與一種用于 β-淀粉樣蛋白的小鼠模型進(jìn)行了交叉。兩種類型的毒性損傷一起重塑了大腦的轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組,解除了突觸蛋白的調(diào)節(jié)并加速了認(rèn)知能力下降。
從最初的行為到細(xì)胞生物學(xué),再到現(xiàn)在的分子機(jī)制,作者已描述 RNA 剪接機(jī)制對(duì)阿爾茨海默病神經(jīng)元興奮性毒性的潛在貢獻(xiàn)。與早期模型相比,這種交叉小鼠模型更類似于人類的阿爾茨海默氏癥,可能對(duì)未來對(duì)該疾病的研究有用。
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