DNA重復元件維持神經元功能

我們基因組的一半以上由DNA中的重復元件組成。在極少數情況下，這些重復序列會變得不穩定并發生擴增。這些重復元件的“擴增”會導致神經退行性疾病，例如ALS和癡呆癥，以及脆弱X綜合征和自閉癥等的發生。

迄今為止，很多研究集中于這些擴增的重復序列如何引起疾病，但是很少關注重復序列本身以及它們在基因中是否具有正常功能。

通過關注健康神經細胞的生物學特性，密歇根大學神經學副教授，首席研究員彼Peter Todd教授等人發現，導致脆弱X綜合征中的基因中的重復元件在正常情況下調節神經元中蛋白質合成的方式和時間。這個過程對于人的學習和記憶可能很重要。

科學家發現，脆弱性X綜合征致病基因頭部的重復序列及其翻譯會減慢脆性X蛋白的產生，這對學習和記憶很重要。但是，當刺激神經元時，這種重復元件的翻譯水平降低，并且在突觸（神經細胞之間的連接）處的脆弱X蛋白水平增加，這表明重復及其翻譯調節了這種蛋白的產生以及神經元內的局部分布。

有了關于重復序列如何正常發揮功能的這一發現，該團隊與Ionis Pharmaceuticals合作開發了反義寡核苷酸（ASO），這是一種修飾的DNA短鏈，可以特異性地靶向缺陷基因的轉錄本以糾正異常。

結果表明，ASO的刺激能夠降低這些重復在嚙齒動物和人類神經元中引起的毒性。其次，這種重復翻譯的阻斷引發了脆性X蛋白表達量的大量增加，而后者的活性喪失會導致脆性X綜合征。總之，這項研究為此類神經系統疾病的治療提供了一條新穎的途徑。