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羟色胺可以调节神经元内的基因表达

2019年10月11日 文章来源:网络整理 热度:200℃ 作者:刘英

根据西奈山伊坎医学院的神经科学家进行的一项研究,脑化学血清素是一种神经递质,长期以其在大脑神经元之间传递信号的作用而闻名,也可以以意想不到的方式调节神经元基因表达。 3月13日发表在“自然”杂志上。这一发现可能有助于科学家更好地了解各种脑部疾病,包括情绪障碍,药物滥用/成瘾和神经退行性疾病。

羟色胺可以调节神经元内的基因表达

“我们的研究结果与目前的教条形成了巨大的差异,这一教条主要是基于神经递质如血清素和多巴胺仅通过激活大脑中的膜受体来调节脑细胞活动,”Ian Maze博士,助理说。西奈山伊坎医学院神经科学和药理学教授,该论文的高级作者。“我们发现这些脑化学物质的作用不依赖于神经传递,但对其整体信号传导至关重要,这表明我们目前对这些分子的理解是不完整的,需要进一步研究。”

该研究围绕DNA及其如何形成每个人的个体生物地图。身体中的每个细胞都含有两米长的DNA,是体内所有细胞所有功能的蓝图。这种DNA被缠绕在组蛋白的线轴上(蛋白质将细胞核中的DNA包装起来,并且很容易进行有助于调节基因表达的化学修饰)到被称为核小体的结构中。当编码特定基因的DNA紧密缠绕在线轴内时,该基因不太可能表达。当基因没有紧密缠绕时,更可能表达。这可能会影响给定单元格的许多功能。

5-羟色胺是一种可以在大脑神经元之间传递信号的化学物质,参与调节情绪。选择性5-羟色胺再摄取抑制剂,称为SSRIs,可改变大脑中血清素的含量,从而改变情绪。当从神经元释放小包血清素时,产生的信号建立了大脑不同部分之间通信的连锁反应。

该研究小组发现,一种名为组织转谷氨酰胺酶2的蛋白质可以直接将血清素分子附着到组蛋白上(这一过程称为组蛋白血清素化),这反过来松开了线轴,使基因表达更加强大。具体而言,他们发现在发育啮齿动物的大脑和人类神经元时,血清素松散的部分线轴附近的基因更容易被表达。他们还表明,特定的结合复合物可以实现这一过程。

“偶然发现血清素可以化学附着在细胞核中的组蛋白上以调节基因表达,这引发了许多激动人心的问题,其中大部分问题尚未得到解答,”Maze博士说。“虽然这一新发现引发了一系列需要通过更多研究来回答的新问题,但很明显,这项工作有望从根本上改变该领域解释血清素和其他单胺的生物活性的方式。 ,这些现象可能对我们对人类疾病的理解做出重大贡献,并为治疗治疗的新目标提供信息。“

一些令人兴奋的问题包括:除了5-羟色胺神经传递外,血清素对基因表达的调节是否也在情绪调节中发挥作用?这些新知识是否可用于开发更好的药物来治疗抑郁症或其他情绪障碍?它怎么会影响大脑?像物质使用障碍中起重要作用的多巴胺这样的相关神经递质是否也可以附着在组蛋白上以调节大脑中的基因表达?

目前正在研究这些问题和许多其他与组蛋白和非组蛋白血清素化(以及更广泛的蛋白质单酰胺化,其他单胺类神经递质的化学附着,如多巴胺,组胺等)的功能性后果相关的问题。在Maze博士的实验室,以及他在这个已发表项目上的合作者的实验室。这项工作已经开始阐明这些新的化学“标志”在正常大脑发育的调节以及与精神疾病相关的病理状态的沉淀中的各种和关键活动

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