5-羥色胺可以調節神經元內的基因表達

根據西奈山伊坎醫學院的神經科學家進行的一項研究，腦化學血清素是一種神經遞質，長期以其在大腦神經元之間傳遞信號的作用而聞名，也可以以意想不到的方式調節神經元內基因的表達。 3月13日發表在“自然”雜志上。這一發現可能有助于科學家更好地了解各種腦部疾病，包括情緒障礙，藥物濫用/成癮和神經退行性疾病。

“我們的研究結果與目前的教條形成了巨大的差異，這一教條主要是基于神經遞質如血清素和多巴胺僅通過激活大腦中的膜受體來調節腦細胞活動，”Ian Maze博士，助理說。西奈山伊坎醫學院神經科學和藥理學教授，該論文的高級作者。“我們發現這些腦化學物質的作用不依賴于神經傳遞，但對其整體信號傳導至關重要，這表明我們目前對這些分子的理解是不完整的，需要進一步研究。”

該研究圍繞DNA及其如何形成每個人的個體生物地圖。身體中的每個細胞都含有兩米長的DNA，是體內所有細胞所有功能的藍圖。這種DNA被纏繞在組蛋白的線軸上(蛋白質將細胞核中的DNA包裝起來，并且很容易進行有助于調節基因表達的化學修飾)到被稱為核小體的結構中。當編碼特定基因的DNA緊密纏繞在線軸內時，該基因不太可能表達。當基因沒有緊密纏繞時，更可能表達。這可能會影響給定單元格的許多功能。

5-羥色胺是一種可以在大腦神經元之間傳遞信號的化學物質，參與調節情緒。選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑，稱為SSRIs，可改變大腦中血清素的含量，從而改變情緒。當從神經元釋放小包血清素時，產生的信號建立了大腦不同部分之間通信的連鎖反應。

該研究小組發現，一種名為組織轉谷氨酰胺酶2的蛋白質可以直接將血清素分子附著到組蛋白上(這一過程稱為組蛋白血清素化)，這反過來松開了線軸，使基因表達更加強大。具體而言，他們發現在發育嚙齒動物的大腦和人類神經元時，血清素松散的部分線軸附近的基因更容易被表達。他們還表明，特定的結合復合物可以實現這一過程。

“偶然發現血清素可以化學附著在細胞核中的組蛋白上以調節基因表達，這引發了許多激動人心的問題，其中大部分問題尚未得到解答，”Maze博士說。“雖然這一新發現引發了一系列需要通過更多研究來回答的新問題，但很明顯，這項工作有望從根本上改變該領域解釋血清素和其他單胺的生物活性的方式。 ，這些現象可能對我們對人類疾病的理解做出重大貢獻，并為治療治療的新目標提供信息。“

一些令人興奮的問題包括：除了5-羥色胺神經傳遞外，血清素對基因表達的調節是否也在情緒調節中發揮作用?這些新知識是否可用于開發更好的藥物來治療抑郁癥或其他情緒障礙?它怎么會影響大腦?像物質使用障礙中起重要作用的多巴胺這樣的相關神經遞質是否也可以附著在組蛋白上以調節大腦中的基因表達?

目前正在研究這些問題和許多其他與組蛋白和非組蛋白血清素化(以及更廣泛的蛋白質單酰胺化，其他單胺類神經遞質的化學附著，如多巴胺，組胺等)的功能性后果相關的問題。在Maze博士的實驗室，以及他在這個已發表項目上的合作者的實驗室。這項工作已經開始闡明這些新的化學“標志”在正常大腦發育的調節以及與精神疾病相關的病理狀態的沉淀中的各種和關鍵活動