美發現保持神經活動穩定新機制
- 發佈時間：2015-05-19 01:30:38 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京5月18日電 （記者常麗君）最近，美國約翰·霍普金斯大學科學家領導的研究小組在《自然·神經科學》雜誌上發表論文稱，神經元會通過對DNA的小“手術”不斷調節自身全天候的活動水準。這一發現有助於揭示神經科學中許多重要的問題。
“我們曾認為細胞一旦完全成熟，其DNA就是完全穩定的，包括上面附帶的分子標簽，這些標簽控制著基因並保持細胞‘身份’。”約翰·霍普金斯大學的宋紅軍（音譯）教授説，“這項研究表明，某些細胞確實能一直改變它們的DNA，而這只是為了履行日常功能。”
這種改變稱為DNA去甲基化，這一過程涉及DNA切除，會讓DNA變得不穩定，容易變異，所以除用於糾正錯誤，大部分細胞都很少用它。但最近有研究表明，哺乳動物的大腦具有高度動態的DNA修復活動，且遠比身體其他部位要多。在大腦這樣一個如此脆弱的組織中進行有風險的活動，讓宋紅軍領導的研究小組迷惑不已。
神經元的主要工作是通過突觸與其他神經元通訊。在每個突觸，發起方神經元會釋放化學資訊素，其中包含的資訊由接收方的受體蛋白來解釋。神經元能通過調節自身基因的活性，改變資訊素或神經元表面受體的數量，從而改變通訊的“音量”。
在該項研究中，研究小組採集了小鼠腦中的神經元，加入不同藥物，發現它們的突觸活動（代表通訊音量）、Tet3基因活性（活性增強則開啟DNA去甲基化）和GluR1蛋白（突觸中的資訊受體）之間保持著此消彼長的關係。研究人員解釋説，通過這種機制使突觸活性保持在相對一致的水準，神經元才能保持對周圍信號的反應。如果突觸活性增強，Tet3活性和去甲基化活動也增強，會使突觸中GluR1水準下降，以此減弱整個活動的力量，使突觸恢復原來的活性水準；反之，則使原來減弱的活性增強。Tet3的水準受突觸活性影響，而突觸活性也受Tet3水準影響。
調節突觸活性的能力是神經元最基本的性質，“這正是大腦形成含有特定資訊的線路方式，”宋紅軍説，“突觸的靈活性似乎是需要有輕微風險的DNA手術才能實現。因此某些腦功能失調，是否是由於神經元在切除鹼基之後喪失了它們的‘復原’能力所致？這項研究將讓我們離發現原因更近一步。”
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