大腦神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如癡呆、自閉癥和精神分裂癥，現(xiàn)在是一個(gè)日益嚴(yán)重的社會(huì)問題。然而，對(duì)其原因的研究仍然不足。最近，POSTECH研究團(tuán)隊(duì)確定了這類神經(jīng)系統(tǒng)疾病的機(jī)制，從而解決了治療它們的問題。
就腦神經(jīng)系統(tǒng)疾病而言，當(dāng)某些效應(yīng)改變腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)的突觸可塑性和信號(hào)傳遞時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)問題，對(duì)神經(jīng)元的發(fā)育和分化產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。神經(jīng)元之間的信息通過突觸傳遞，突觸活動(dòng)和突觸結(jié)構(gòu)根據(jù)刺激動(dòng)態(tài)變化和調(diào)整。在此期間，BDNF對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的存活和突觸可塑性有顯著影響。當(dāng)它失效時(shí)，不僅會(huì)干擾腦細(xì)胞之間的順利信息交流，還會(huì)殺死神經(jīng)元，導(dǎo)致學(xué)習(xí)和記憶障礙。
理工大學(xué)綜合生物科學(xué)與生物技術(shù)系的金敬泰教授和鄭錫普博士已經(jīng)確定了BDNF調(diào)節(jié)AMPA受體局部表達(dá)的機(jī)制，這對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的突觸功能非常重要。這項(xiàng)研究的結(jié)果發(fā)表在國際知名雜志《科學(xué)進(jìn)展》年11月號(hào)上。
AMPA受體是谷氨酸作用于離子通道的受體，負(fù)責(zé)興奮性神經(jīng)信號(hào)。它們位于神經(jīng)細(xì)胞的樹突棘上，在識(shí)別突觸分泌的谷氨酸時(shí)傳遞信號(hào)。對(duì)于突觸可塑性，在正常情況下，AMPA受體是根據(jù)神經(jīng)刺激的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和頻率局部合成并有效轉(zhuǎn)運(yùn)到突觸后膜的。眾所周知，AMPA受體mRNA存在于樹突狀細(xì)胞中，但目前尚不清楚該mRNA是如何翻譯成受體蛋白的。
我們團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)AMPA受體mRNA的5’非翻譯區(qū)具有內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)(IRES)的活性，與一般方法不同。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)hnRNP A2/B1(一種與RNA結(jié)合的蛋白質(zhì))時(shí)，蛋白質(zhì)翻譯將增加——與該位點(diǎn)結(jié)合。
已經(jīng)證實(shí)，由細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的AMPA受體mRNA被轉(zhuǎn)移到樹突，在那里它等待直到模擬發(fā)生，以響應(yīng)各種刺激快速產(chǎn)生受體蛋白。特別是，當(dāng)BDNF刺激神經(jīng)細(xì)胞時(shí)，hnRNP A2/B1的量增加，從而促進(jìn)AMPA受體蛋白的合成。這些在突觸中局部合成的蛋白質(zhì)有效地傳導(dǎo)神經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。
“這項(xiàng)研究揭示了突觸可塑性在預(yù)防大腦發(fā)育不良或腦神經(jīng)細(xì)胞退化中的關(guān)鍵機(jī)制，”研究負(fù)責(zé)人金景泰教授解釋說?！拔覀兿Ｍ磥砟転樽蚤]癥、癡呆等發(fā)育性或退行性腦疾病的治療提供重要線索?！?
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