2016年2月11日

易碎的基因可以促进疾病和大脑细胞的多样性

霍华德休斯医学研究所日前研究人员已经确定了27个基因在大脑干细胞容易DNA损伤的一种。这些基因可以解释为什么他们的脆弱往往是突变或删除在癌症和神经精神疾病如精神分裂症。但是他们倾向于打破大脑也可能受益,提供一种方式来产生一个更大的多样性的神经元。

“我们发现一类DNA断裂,没有人预期,”弗雷德里克说霍华德·休斯医学研究所的研究员Alt的波士顿儿童医院的研究团队一起执行,包括他的同事Bjoern施沃,博士后研究员Pei-Chi魏、和阿米莉亚Chang研究生。2016年2月11日,科学家们发表他们的研究结果在《华尔街日报》细胞。

破碎的DNA听起来像电池通常是一场灾难。未修理的DNA损伤可以杀死细胞或导致癌变。但是破碎DNA并不全是坏事。的B细胞免疫系统准备制造抗体对抗病原体,他们故意断裂,然后重新排列抗体基因。

DNA断裂也可以用另一种方式是有用的。研究者发现神经元经常丢失,他们的DNA复制,或重组块。”的理念是,如果你可以重新排列DNA,它可能增加神经元功能的多样性,“Alt说。尽管这些基因变化背后的机制尚不清楚,有可能导致DNA断裂的主要神经干细胞和祖细胞。这些细胞会通过破坏自己的后代这种大脑神经元。确定这些优惠一直是一个挑战,Alt说。“没有办法问是否有优惠在神经细胞的特定区域。这是导致我们的研究。”

Alt和他的同事们已经开发出一种技术,使他们能够在一个类型的染色体损伤,双链断裂,切断DNA双螺旋结构。细胞通常由缝合修复这些伤害DNA末端。但细胞有时把从一个结束休息的结束另一个在同一染色体或甚至在另一个染色体,碰巧在附近。因此,DNA片段在染色体之间,有时可以移动。

方法Alt的团队设计了利用偶尔附近休息之间的联络人。研究人员触发新的双链断裂,作为“鱼饵”,吸引那些已经存在于一个特定的细胞的破坏。技术允许研究人员绘制基因组双链断裂的位置单个核苷酸的水平,和先前的研究Alt和他的同事们用它来检测在B细胞。

科学家们在他们的新工作,扫描的基因组双链断裂的主要神经干细胞和祖细胞从年轻的老鼠的大脑。“我们没有寻找任何休息,特别是“Alt说。然而,他们发现成千上万的优惠,接近彼此。“我们发现27的减免,反复发生,“Alt说。

尽管大多数的人类基因组不包括基因,27个集群Alt的团队确认都位于基因。几乎所有这些基因参与了两个重要的功能,研究人员确定。15对蛋白质编码的基因,使神经元坚持他们的邻居,有能力帮助组织大脑的不同部位。和22的基因参与突触的形成或活动,大脑冲动的神经元之间的连接在旅行。

27个基因研究人员发现为什么这么容易破碎?他们都大,但团队确定它们的大小没有解释他们的脆弱。另一个相似的基因可能提供了一个解释,然而。当一个细胞复制DNA在准备部门,这些基因是最后一个被复制。因为迟到,读取基因的分子机制允许蛋白质合成可能碰撞的分子机械复制的基因。这些事故可能导致双链断裂,研究者建议。

明确的是,当这些脆弱的基因做打破,后果是很严重的。先前的研究有关的突变基因的一系列神经发育或神经精神疾病如精神分裂症、自闭症谱系障碍,双相情感障碍。的基因也经常迷失在某些类型的癌症,包括大脑癌症胶质母细胞瘤和前列腺癌。