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科学家发现与家庭als相关的基因功能

时间:2021-11-23 09:55:19 来源:

生物学家将C.秀丽隐杆线虫胚胎缺少苜蓿1基因,右侧,左侧,对那些留给那些。在右下方,在缺乏Alfa-1的胚胎中可以看到用荧光蛋白标记的蛋黄的异常斑点。图像:Anna Corrionero Saiz.

麻省理工学院生物学家已经发现了一种基因的函数,据信可占所有家庭肌萎缩侧硬化症(ALS)的所有家庭病例中的40%。对ALS患者的研究表明,该基因特定区域中的DNA异常扩增区域可导致疾病。

研究人员发现,研究人员发现,基因在帮助细胞通过称为溶酶体的结构除去废物的关键作用。当基因突变时,这些不需要的物质在细胞内积聚。研究人员认为,如果这也发生在人体ALS患者的神经元中,它可能会占这些患者的一些症状。

“我们的研究表明,当这种基因的活动受到抑制 - 溶酶体功能缺陷时会发生什么。ALS的某些特征与溶酶体功能的缺陷如炎症,“MIT的David H.Koch教授,MIT脑大脑研究所和Koch研究所的成员综合癌症研究所和研究中的高级作者。

该基因中的突变被称为C9ORF72,也与另一种称为终颞痴呆(FTD)的神经变性脑障碍有关,估计在美国约60,000人。

“ALS和FTD现在被认为是不同介绍的同一疾病的方面。有什么基因,当突变引起仅仅引起als,而且其他引起FTD的其他基因,其中突变可能导致ALS或FTD或两者的混合物,“Anna Corriolero,MIT Postdoc和本文的牵头作者出现在5月3日期刊当前生物学的问题中。

遗传联系

科学家们鉴定了与家族性als相关的几十个基因,这是两种或更多种家庭成员患有这种疾病时发生的。医生认为遗传学也可能是疾病的非血统病例的一个因素,这更为常见,占案件的90%。

在到目前为止鉴定的所有ALS连接的突变中,C9ORF72突变是最普遍的,并且它也以约25%的额度痴呆患者发现。麻省理工学院团队列出了研究基因的杆杆线虫的功能,其具有称为Alfa-1的等同基因。

在缺乏Alfa-1的蠕虫的研究中,研究人员发现胚胎发育早期缺陷变得明显。C. Elegans胚胎有一个蛋黄有助于在他们孵化之前维持它们,并且在胚胎中缺少Alfa-1之前,研究人员发现了“Blobs”的蛋黄漂浮在胚胎周围的液体中。

这导致研究人员发现,一旦被吸收到细胞中,基因突变就会影响yolk的溶酶体降解。还去除细胞废物产品的溶酶体是细胞结构,其携带可以分解多种分子的酶。

当溶酶体降低它们的内容物 - 例如yolk - 它们被重整为分裂的管状结构,之后它们能够降解其他材料。麻省理工学院团队发现,在具有Alfa-1突变和溶酶体降解受损的细胞中,溶酶体不能再进行改造,并且不能再次使用,破坏细胞的废物去除过程。

“似乎溶酶体不会改革,而且物质积聚在细胞中,”CorriOnero说。

对于C. Elegans胚胎,这意味着它们无法妥善吸收蛋黄中发现的营养物质,这使得它们在饥饿条件下存活越难以。研究人员表示,确实存活的胚胎似乎是正常的。

马萨诸塞大学医学院神经内科主席Robert Brown将该研究描述为科学家了解C9ORF72基因正常功能的主要贡献。

“他们利用蠕虫遗传学的力量来解剖囊泡成熟的阶段,这种基因似乎发挥了重要作用,”布朗说,棕色,谁没有参与研究。

神经元效应

通过表达由C9ORF72基因编码的人蛋白,研究人员能够通过表达由C9ORF72基因编码的人蛋白来部分地逆转Alfa-1损失的影响。“这表明蠕虫和人蛋白正在进行相同的分子功能,”CorriOlero说。

如果C9ORF72的损失影响人神经元中的溶酶体功能,则可能导致这些细胞中的废物缓慢逐渐积聚。ALS通常影响电动机皮层的细胞,其在脊髓中控制运动和运动神经元,而额颞痴呆症会影响大脑皮质的正面区域。

“如果你不能在生活中长时间的细胞中正确降低东西,如神经元,那么可能会影响细胞的存活并导致疾病,”CorriOlero说。

许多制药公司现在正在研究阻止突变体C9ORF72表达的药物。新的研究表明,在这些药物的研究中观察某些可能的副作用。

“如果你产生减少C9ORF72表达的药物,你可能会导致溶酶体稳态的问题,”CorriOnero说。“在开发任何药物时,您必须小心观看可能的副作用。我们的观察表明,在研究ALS / FTD患者中抑制C9ORF72的药物中寻找一些东西。“

该研究由ALS治疗联盟授予,从玫瑰和道格拉斯巴纳德'79到McGovern Institute的礼物,以及来自Halis家族基金会的礼物到麻省理工学院老龄化脑倡议的礼物。

出版物:Anna Corrionero,等,“A C9ORF72 ALS / FTD Ortholog在尾糖体降解和赖塞体稳态,目前的生物学,2018; DOI:10.1016 / J.CUB.2018.03.063


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