Robert和Harriet Heilbrunn教授Robert B. Darnell说：“基因表达比打开一个开关要复杂得多。”“有一整层的调节改变了从基因产生的蛋白质的质量和数量。而且大部分发生在RNA水平。”
在大脑中，RNA作为基因调谐器的工作对于确保在正确的时间制造正确的蛋白质至关重要。当此过程出错时，后果可能很严重。达内尔的实验室最近发现，大脑对中风的反应取决于RNA亚型的精确调控。他们还了解到，影响基因调控的突变是某些自闭症谱系障碍的基础。
基因组的小帮手
DNA被卡在细胞核内，而RNA则可移动。在大脑中，可以在神经元之间的连接(称为突触)上找到所谓的信使RNA，这些信使RNA会被翻译成影响大脑信号的蛋白质。这一过程由另一类称为miroRNA的RNA调控，该RNA可响应大脑的动态变化而迅速促进或抑制蛋白质的产生。
在Cell Reports中描述的最新实验中，Darnell和他的同事在模拟中风后追踪了小鼠大脑中的microRNA活性。他们使用一种称为交联免疫沉淀或CLIP的技术，发现中风促使microRNA子集miR-29s显着减少。通常，这些分子限制了两种蛋白质GLT-1和aquaporin的产生。研究人员发现，当miR-29含量下降时，这些蛋白质的产生量就超过了正常水平。
GLT-1负责清除多余的谷氨酸，谷氨酸是一种在中风期间大量产生的化学物质，如果不加检查，会伤害大脑。因此，这种蛋白质产生的增加似乎减轻了与中风相关的脑损伤。另一方面，水通道蛋白的增加加剧了组织肿胀，进一步威胁了已经受损的大脑。简而言之，miR-29s的下降似乎可以同时帮助和阻碍中风的恢复。好消息是，更好地了解这两个过程的工作方式可能会指导开发新的非常精确的医疗工具。
“这项研究表明治疗中风的潜在药物靶标，”达内尔说。“例如，通过用一种药物人工诱导更多的GLT-1 mRNA，您可以调节被吸收的谷氨酸的量并减少对大脑的损害。”
秘密突变
为了了解导致人类疾病的原因，研究人员经常寻找基因突变(也称为DNA的“编码”区域)，从而导致功能失调的蛋白质产生。但是，这种一般策略仅适用于家庭中传播的疾病，这些疾病是由特定蛋白质异常引起的，某些复杂情况并非如此。例如，尽管研究发现许多导致自闭症谱系障碍(ASD)和癫痫病发展的不同编码突变，但这些突变仅占病例总数的四分之一至三分之一。
因此，研究人员开始在DNA的非编码部分寻找不规则性-这些区域不直接编码蛋白质，而是使RNA负责调节基因。一旦被认为是“垃圾DNA”，这些区域现在对于确定细胞制造什么蛋白质，何时制造它们以及数量是至关重要的。根据达内尔(Darnell)的观点，分析非编码DNA对了解不符合常规遗传模式的疾病特别有用。
达内尔说：“有些疾病具有遗传成分，但它们并没有简单的家谱，您不能根据父母的遗传构成预测孩子患病的几率。””
为了找到与ASD相关的非编码突变，Darnell及其同事开发了一种新的家谱。他们使用一个大型基因数据库，首先分析了1,790个“微家庭”的DNA，每个家庭由一位母亲，一位父亲，一个患有ASD的孩子和一个不患有该病的孩子组成。然后，他们应用了由普林斯顿大学同事开发的机器学习算法，来确定患有该疾病的孩子与未受到该疾病影响的家人的遗传差异。
在《自然遗传学》中描述的这些发现表明，通过分析非编码突变，研究人员不仅可以更好地理解ASD，还可以更好地理解从神经系统疾病到心脏病的各种疾病。
标签： DNA
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