科学家发现所有哺乳动物脑细胞共有的学习基因的新功能

科学家发现所有哺乳动物脑细胞共有的学习基因的新功能对小鼠的研究可以为治疗SYNGAP1基因突变儿童的大脑发育障碍提供指导。约翰斯-霍普金斯大学医学院的神经科学家发现了SYNGAP1基因以前未知的功能，该基因的DNA序列控制着包括小鼠和人类在内的哺乳动物的记忆和学习。这一发现最近发表在《科学》（Science）杂志上，它可能会影响针对SYNGAP1突变儿童的疗法的开发，这些儿童患有一系列以智力障碍、类似自闭症的行为和癫痫为特征的神经发育障碍。一般来说，SYNGAP1和其他基因通过制造调节突触强度（脑细胞之间的连接）的蛋白质来控制学习和记忆。研究人员说，以前人们认为SYNGAP1基因只通过编码一种蛋白来发挥作用，这种蛋白的作用类似于酶，能调节导致突触强度变化的化学反应。现在，科学家们说，他们在小鼠身上进行的实验表明，该基因编码的蛋白质的功能可能更像一种所谓的支架蛋白，它能调节突触的可塑性，或突触随着时间的推移变得更强或更弱，而与酶的活性无关。他们说，SynGAP蛋白似乎扮演着交通管理者的角色，指挥着大脑蛋白质在突触的位置和内容。探索与实验约翰霍普金斯大学医学院神经科学和心理与脑科学布隆伯格特聘教授、所罗门-H-斯奈德神经科学系主任理查德-胡加尼尔博士和他的团队于1998年首次分离出SYNGAP1基因。胡加尼尔说，SynGAP蛋白在突触中的含量非常丰富，长期以来，人们一直认为SynGAP的主要作用是引发调节突触强度的酶化学反应。但是，在研究SynGAP蛋白的过程中，休加尼尔等人开始发现，当SynGAP蛋白与主要的突触支架蛋白PSD-95发生作用时，它们具有一种奇怪的特性。它们会变成液滴，对于酶蛋白来说，这种结构转变是不寻常的。显示SynGAP（绿色）与突触处PSD-95结合的神经元。图片来源：约翰霍普金斯大学医学院YoichiAraki和RickHuganir为了弄清并理解SynGAP奇特的液体转变的目的，胡加尼尔、神经科学导师荒木洋一和胡加尼尔在约翰霍普金斯大学的研究团队设计了神经元实验，他们在SYNGAP1基因的所谓GAP结构域中插入突变，从而在不影响其结构的情况下消除SynGAP的酶功能。约翰-霍普金斯大学的研究小组发现，即使没有酶的活性，突触也能正常工作，这表明结构特性本身对SynGAP的功能非常重要。研究小组接下来在小鼠身上进行了相同类型的基因工程，以去除SynGAP的酶功能，结果发现类似：突触表现正常，突触可塑性没有问题，小鼠的学习和记忆行为也没有困难。研究小组称，这表明SynGAP的结构特性足以保证正常的认知行为。为了了解SynGAP的结构是如何调节突触的，科学家们对突触进行了更仔细的分析，发现SynGAP蛋白与AMPA受体/TARP复合物（加强突触的神经递质蛋白束）和PSD-95支架蛋白的结合存在竞争。实验表明，在静止状态下，SynGAP与PSD-95紧密结合，不允许它与突触中的任何其他蛋白质结合。然而，在突触可塑性、学习和记忆过程中，SynGAP蛋白会断开与PSD-95的连接，离开突触，并允许神经递质受体复合物与PSD-95结合。这使得突触变得更强，增加了脑细胞之间的传递。Huganir说："这一系列过程并没有SynGAP典型的催化活性。相反，SynGAP在与PSD-95结合时会将其束缚住，但当SynGAP离开这个突触时，PSD-95就会开放，与AMPA受体/TARP复合物结合。"在SynGAP基因突变的儿童中，突触中的SynGAP蛋白数量减少了一半左右。由于SynGAP蛋白的数量减少，PSD-95可能会更多地与AMPA受体/TARP复合物结合，从而改变神经元的连接，导致脑细胞活动增加，这就是SynGAP突变儿童常见的癫痫发作的特征。Huganir说，SynGAP的两种功能--酶和支架蛋白的"交通管理"作用--现在可能对寻找SynGAP相关神经发育障碍的治疗方法非常重要。他们的研究还表明，仅针对SynGAP的一种功能可能不足以产生重大影响。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425196.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425196.htm

大脑的 "冷静药" - 科学家发现抑制焦虑的基因

大脑的"冷静药"-科学家发现抑制焦虑的基因一个国际科学家团队已经确定了大脑中驱动焦虑症状的一个基因。重要的是，对该基因的修改被证明可以降低焦虑水平，为焦虑症提供了一个令人兴奋的新的药物目标。这一发现由布里斯托尔大学和埃克塞特大学的研究人员领导，于4月25日发表在《自然通讯》杂志上。焦虑症很常见，每4个人中就有1人被诊断为焦虑症，在他们的一生中至少有一次焦虑症。严重的心理创伤会引发大脑杏仁核中神经元的遗传、生化和形态变化--杏仁核是牵涉到压力引起的焦虑的脑区，导致焦虑症的发作，包括恐慌症和创伤后应激障碍。然而，目前可用的抗焦虑药物的疗效很低，超过一半的患者在治疗后没有获得缓解。在开发强效抗焦虑药物方面取得的成功有限，这是由于我们对焦虑的神经回路和导致与压力有关的神经精神状态的分子事件了解不足。在这项研究中，科学家们试图确定大脑中支撑焦虑的分子事件。他们专注于一组分子，在动物模型中被称为miRNAs。这组重要的分子在人脑中也有发现，它能调节控制杏仁核中细胞过程的多种目标蛋白。在急性应激之后，该团队发现一种叫做miR483-5p的分子在小鼠杏仁核中的数量增加。重要的是，研究小组表明，增加的miR483-5p抑制了另一个基因Pgap2的表达，Pgap2反过来驱动了大脑中神经元形态的变化和与焦虑有关的行为。研究人员共同表明，miR-483-5p作为一个分子制动器，抵消了压力诱导的杏仁核变化，促进焦虑的缓解。发现一个新的杏仁核miR483-5p/Pgap2途径，大脑通过该途径调节对压力的反应，是发现新的、更有力的、急需的焦虑症治疗方法的第一块垫脚石，将加强这一途径。该研究的主要作者之一、布里斯托尔大学生理学、药理学和神经科学学院的MRC研究员和神经科学讲师ValentinaMosienko博士说："压力可以触发一些神经精神疾病的发作，其根源在于遗传和环境因素的不利组合。虽然低水平的压力被大脑的自然调整能力所抵消，但严重或长期的创伤经历可以克服应激反应的保护机制，导致抑郁症或焦虑症等病症的发展。""miRNAs在战略上准备好控制复杂的神经精神疾病，如焦虑症。但是它们用来调节应激反应和易感性的分子和细胞机制直到现在还基本上是未知的。我们在这项研究中发现的miR483-5p/Pgap2途径，其激活发挥了减少焦虑的作用，为开发针对人类复杂精神疾病的抗焦虑疗法提供了巨大潜力。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357589.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357589.htm

焦虑症缓解在望：科学家们发现了关键基因

焦虑症缓解在望：科学家们发现了关键基因四分之一的人一生中至少有一次受到影响，焦虑症的发生是相当普遍的。严重的心理压力可以激活杏仁核神经元的遗传、生化和结构改变--杏仁核是大脑中与压力产生的焦虑有关的部分。这可能导致焦虑症的发展，包括惊恐发作和创伤后应激障碍。然而，目前可用的抗焦虑药物的疗效很低，超过一半的病人在治疗后没有得到缓解。在开发强效抗焦虑药物方面取得的成功也很有限，这是由于目前医学界对焦虑的神经回路和导致与压力有关的神经精神状态的分子事件了解不足。在这项研究中，科学家们试图确定大脑中支撑焦虑的分子事件。他们专注于一组分子，在动物模型中被称为miRNAs。这组重要的分子在人脑中也有发现，它能调节控制杏仁核中细胞过程的多种目标蛋白。在急性应激之后，该团队发现一种叫做miR483-5p的分子在小鼠杏仁核中的数量增加。重要的是，研究小组表明，增加的miR483-5p抑制了另一个基因Pgap2的表达，Pgap2反过来驱动了大脑中神经元形态的变化和与焦虑有关的行为。研究人员共同表明，miR-483-5p作为一个分子制动器，抵消了压力诱导的杏仁核变化，促进焦虑的缓解。发现一个新的杏仁核miR483-5p/Pgap2途径，大脑通过该途径调节对压力的反应，是发现新的、更有力的、急需的焦虑症治疗方法的第一块垫脚石，将加强这一途径。该研究的主要作者之一、布里斯托尔大学生理学、药理学和神经科学学院的MRC研究员和神经科学讲师ValentinaMosienko博士说："压力可以触发一些神经精神疾病的发作，其根源在于遗传和环境因素的不利组合。虽然低水平的压力被大脑的自然调整能力所抵消，但严重或长期的创伤经历可以克服应激反应的保护机制，导致抑郁症或焦虑症等病症的发展。""miRNAs在战略上准备好控制复杂的神经精神疾病，如焦虑症。但是它们用来调节应激反应和易感性的分子和细胞机制直到现在还基本上是未知的。我们在这项研究中发现的miR483-5p/Pgap2途径，其激活发挥了减少焦虑的作用，为开发人类复杂精神疾病的抗焦虑疗法提供了巨大潜力。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364205.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364205.htm

科学家发现一种能使肌肉明显变强的基因

科学家发现一种能使肌肉明显变强的基因研究人员发现了一种在运动时能增加肌肉力量的基因，为创造能复制健身的一些好处的治疗方法打开了大门。墨尔本大学科学家领导的这项新研究发表在《细胞代谢》上，证明了各种形式的运动如何改变我们肌肉中的分子，并导致了新的C18ORF25基因的发现，该基因被所有形式的运动激活，并负责增强肌肉力量。缺乏C18ORF25的动物的肌肉较弱，运动表现较差。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1314611.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1314611.htm

科学家在人类身上发现155个新基因 都是“从0出现”

科学家在人类身上发现155个新基因都是“从0出现”这些基因虽然非常小（microgenes），但对人体的作用却不可忽视，有些甚至与人类的某些特异性疾病有关，包括肌肉萎缩症、色素性视网膜炎等。目前，这项研究正式登上《细胞》子刊CellReports，通讯作者之一AoifeMcLysaght兴奋地表示：这是一个全新的领域。这些基因往往被忽略，因为它们很难研究，但人们会越来越意识到它们是需要被关注和考虑的。那么这些新基因究竟是什么，它们又长啥样？这些新基因是什么？这些新基因的出现，最初“并不起眼”——是以sORF的形态出现的。ORF（openreadingframe），全称“开放阅读框”，是基因序列的一部分，包含一段可以编码蛋白的碱基序列。sORF（smallORF）顾名思义，则是一种体积非常小的ORF，一般由不到300个核苷酸构成。虽然大部分sORF的出现只是一种生物噪声（导致细胞内mRNA和蛋白质产生变化的一种生化反应），但许多依旧具有编码微蛋白（microprotein）的潜能。但sORF毕竟太小了，此前受限于技术，一直被研究得不多，大部分基因也都没有被注释，更别提用它编码出的微蛋白了。然而，微蛋白的研究对于生物研究又是不可或缺的。毕竟对于某些已经有研究的生物学过程，微蛋白很可能也会参与其中，并在生理和病理过程中发挥重要作用，然而这些作用此前却是未知的。随着技术的进步，不少生物科学家们开始尝试重新探索这一领域，试图通过研究微蛋白，来探讨它们对人类健康和疾病造成的影响。根据长期对比观察微蛋白，科学家们找到了一些sORF序列，这些序列具有高度保守性，被称为高度保守序列（highlyconserved）。高度保守序列，指在不同类型生物体中非常相似的DNA序列。研究认为这些跨物种的相似性，可以证明某个基因完成了不同生物中的共同基本功能，因此在进化过程中保留了这些序列。大多数研究都会排除非保守性、新颖的基因序列。这次，欧洲科学家们就基于一个从非规范ORF转译而来的微蛋白数据集，重构了人类微蛋白的进化起源。结果，还真发现了不少此前没注意到的基因。44个与生命健康有关首先，科学家们根据数据集，将这次发现的新基因与四种类人猿（apes）的基因进行了比较。类人猿包括黑猩猩（chimpanzee）、大猩猩（gorilla）、猩猩（orangutan）和长臂猿（gibbon）。根据祖先序列重建（ASR，ancestralsequencereconstruction），研究者们发现，与其他几种类人猿动物相比，人类这些新生成的基因确实是从无到有（denovo）产生的：整体与各种脊椎动物进行对比后，研究人员发现了155个新的微基因，其起源和表型如下图：具体来说，在这155个新基因中，有44个与细胞培养物中的生长缺陷有关。值得一提的是，这44个基因之前并没有被科学家们重视。论文介绍称，包括PhyloCSF在内的比较基因组学方法，都没有将它预测为一个保守的蛋白质编码区，即能发挥功能性作用的。然而，这些基因却在维持生命系统健康过程中扮演了重要角色。除此之外，科学家们还发现了3个包含与疾病相关DNA标记的基因。这些标记分别与肌肉萎缩症、色变性视网膜炎和阿拉基综合征有关联。这三种基因的起源中，肌肉萎缩症可以追溯到类人猿下目（Simiiformes），色素性视网膜炎则能被追溯到羊膜动物（Amniota）。至于阿拉基综合征，此前被认为是人类特异性的，但直系同源基因也在黑猩猩中被转录，推测起源于人类和黑猩猩的共同祖先。除了疾病，研究人员还发现了一种与人类心脏组织密切相关的新基因。据作者介绍，它从大猩猩分裂出来后，立即出现在人类和黑猩猩身上：它的出现，证明了一个基因进化成为“人体必需品”的速度有多快。关于作者一作NikolaosVakirlis，来自希腊瓦里“亚历山大·弗莱明”生物医学科学研究中心。他表示这项研究早在2017年就已经开始了，不过中途搁置了很久，直到一项新的研究发表，该研究中有一些数据对他们很有用，帮助他们重新开始了项目。剩下三位作者具有同等贡献，其中AoifeMcLysaght作为生物遗传学领域专家、通讯作者，则来自都柏林三一学院。她表示，他们研究的这些小尺寸DNA，基本处于基因组序列可解释的边缘、处于很难知道它是否具有生物学意义的区域，但真的很有意思。而在未来，作者们表示，他们会进一步地研究新发现的这些微基因究竟会起什么作用，了解它们是否可能直接参与某种类型疾病的形成。“这仍将非常有趣。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336347.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336347.htm

神经科学家发现小脑的新功能：情感记忆

神经科学家发现小脑的新功能：情感记忆小脑主要以调节运动而闻名。巴塞尔大学的科学家们现在发现，小脑在记忆情感经历方面也发挥着重要作用。积极和消极的情绪体验在人类记忆中都储存得特别好。这种现象对我们的生存很重要，因为我们需要记住危险的情况，以便在将来避免它们。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1325463.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1325463.htm