在细胞内,被称为转移rna (trna)的分子在保持基因翻译过程从DNA编码到功能性蛋白质的过程中扮演着重要但并不引人注目的主力角色。
因为它们在翻译“内务管理”中起着至关重要的作用,所以trna数量很多。哺乳动物细胞中有数百个tRNA基因,并且有足够多的备份副本,以防万一出现问题。然而,由于有如此多的trna,在寻找疾病过程的根源时,它们在很大程度上被忽视了。
加州大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)研究老鼠tRNA的科学家们现在发现,一种名为n-Tr20的tRNA基因的突变——只在大脑中表达——可以破坏整个细胞的景观,导致改变大脑功能和行为的连锁反应。
这项新研究发表在8月26日的《神经元》杂志上。
该研究的第一作者、苏珊·阿克曼教授实验室的博士后学者姆里杜·卡普尔说,她和她的同事发现n-Tr20在大脑中兴奋性和抑制性神经传递的微妙平衡中起着重要作用。这种平衡的破坏与许多神经系统疾病有关,包括癫痫和自闭症谱系障碍。
研究人员发现,n-Tr20(五基因tRNA家族成员之一)的缺失使小鼠对癫痫发作有抵抗力。虽然他们指出,他们最初对这一领域的兴趣来自tRNA突变可能随后影响其他基因突变的想法,但他们的结果不仅证实了他们的猜测,即tRNA突变可以影响其他突变,而且表明这些突变本身也可以改变大脑功能。
“你可以想象这就像一个跷跷板——如果你朝哪个方向推,你就会出问题,”阿克曼说,他是细胞和分子医学系神经生物学部门的成员,也是霍华德休斯医学研究所的研究员。“保持这两种相反力量的平衡对正常功能至关重要。这样或那样的转变会导致神经系统疾病。在自闭症谱系障碍领域,我们真正看到的是兴奋性/抑制性神经传递的不平衡,这一点已经被广泛接受。”
阿克曼说,trna在疾病研究中被忽视的部分原因是,研究人员通常把注意力集中在独特基因的突变上。像n-Tr20这样的大家庭成员通常会被扔进基因垃圾桶,因为它们彼此太相似了。
阿克曼说:“我们从来不知道一个多拷贝tRNA基因的突变会造成这样的后果。”“这些发现让你想到那些患有各种症状的疾病的人,以及这类被忽视的基因在他们的疾病中发挥了多大的作用。”所以我们看到这从一种行为,比如癫痫发作,一直到导致它们的分子基础。”
研究人员表示,这些结果可能只是冰山一角,现在他们正将注意力转向研究tRNA与大脑外组织疾病的联系。
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