新脑细胞的生长需要“表观遗传”开关

每天都有新的细胞在大脑的海马体中诞生，但是是什么控制了这些细胞的诞生仍然是个谜。报道于1月1日发行科学，Johns Hopkins大学医学院的神经科学家发现，新细胞的诞生依赖于脑活动，也取决于参与细胞遗传物质中的表观遗传标记的蛋白质。

“当你看到十年前见面的人时，你仍然识别出来？这些瞬态事件在大脑中如何变得持久，以及新神经元的诞生在制作这些记忆时发挥了哪些潜在的作用？”Hongjun Song，Ph.D.，博士，副教授和约翰霍普金斯市中心神经诊断学院的副教授。“我们真的很想了解日常生活经验如何引发新神经元的出生和生长，并在大脑中进行持久的变化。”

研究人员推断，制造长期记忆可能需要脑细胞的长期变化。一种具有长期影响的细胞变化是所谓的表观遗传变化，它可以改变细胞的DNA而不改变其序列，但确实改变了哪些基因是如何开启或关闭的。因此，他们决定研究已知与表观遗传学有关的40到50个基因，看看它们中是否有任何一个在被电休克疗法(即电击疗法)刺激的老鼠脑细胞中被激活。宋教授说:“人们早就知道ECT会诱发啮齿动物和人类的神经发生，所以我们用它作为我们的试验案例，来发现是什么触发了下游，导致新细胞生长。”

其中一个对ECT反应启动的基因是Gadd45b，该基因先前与免疫系统功能有关，在自闭症等脑部疾病中被错误调节。为了证实Gadd45b是随着大脑活动而出现的，研究人员还检查了经历不同活动的小鼠。研究小组发现，接触新环境也会激活脑细胞中的Gadd45b。

为了了解新脑细胞增长所必需的Gadd45B，研究团队使缺乏Gadd45b基因的小鼠，并测试其在ECT后产生新的脑细胞的能力。它们用染料注射了染料，标记新细胞和ect在ect含有含有和没有GDD45B基因的小鼠的染料的新细胞的数量的新细胞的数量。他们发现，虽然正常大脑显示在ECT后的细胞数增加140％，但缺乏GADD45B的大脑仅显示了40％的增加。

“那么这个问题是，Gadd45b如何这样做？”歌曲说。“争议的是，Gadd45b可以促进像全球DNA去甲基化这样的表观遗传变化，但我们表明它可以促进某些基因的去甲基化。”

当化学甲基附着在基因附近的DNA上时，可以关闭这些基因。这种所谓的表观遗传变化被认为可以使细胞不使用的基因沉默。

通过解剖正常小鼠大脑的成熟神经元，并在某些已知的促进细胞生长的基因上寻找甲基基团，研究人员发现ECT后，这些基因开始去甲基化。

然而，对缺乏Gadd45b的小鼠做同样的实验，结果没有去甲基化，这表明该团队确实需要Gadd45b去甲基化。

“我们对此感到非常兴奋——这是我们第一次看到动态表观DNA变化对大脑活动的反应，”宋说。

“现在我们有缺乏Gadd45b的小鼠，我们的下一个目标是看这些老鼠是否存在学习和记忆的问题以及Gadd45b如何具体促进去甲基化，以导致大脑的这些长期变化。”

资料来源:约翰·霍普金斯医疗机构

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