过多或过少的CHRNA7是如何导致神经精神障碍的
研究遗传密码可以让研究人员知道一些神经精神障碍患者是否有多余的CHRNA7基因副本或缺失的副本。然而,人们对这种脑细胞基因失衡的功能后果知之甚少。
“几年来,我们一直在以不同的方式研究这些患者,也在我的实验室中用老鼠模型进行研究。在这项研究中,我们使用了一种新的多能干细胞贝勒医学院分子和人类遗传学助理教授、德克萨斯州儿童医院神经精神遗传学琼和斯坦福亚历山大捐赠主席、通讯作者Christian Schaaf博士说。
多能干细胞技术有助于更好地理解神经精神障碍
“多能干细胞技术使我们能够研究人体内部发生的事情大脑细胞该研究的第一作者、刚刚从沙夫实验室毕业的博士玛德琳·吉伦汀说。“总之,我们从这些患者身上提取皮肤活组织切片,在实验室培养细胞,并将其重新编程,使其成为脑细胞。使用这种方法,我们在神经元水平上洞察了疾病的机制,这真的令人惊讶。”
CHRNA7基因被翻译成CHRNA7蛋白,在细胞膜上形成通道,允许钙进入细胞。通过调节钙水平,CHRNA7基因在神经元之间的沟通和功能上发挥着重要作用。
“我们本可以预测,与正常人的神经元相比,这种基因拷贝较少的患者的神经元钙含量会减少通量Schaaf说,那些有额外副本的患者会有更多的钙通量,因为他们有更多的这种基因副本,制造更多的蛋白质。
正如预期的那样,研究人员发现,具有较少基因拷贝的神经元显示钙通量减少,几乎是他们在对照样本中看到的一半,他们预计这将对这些患者的神经元功能产生功能影响。
Gillentine说:“另一方面,我们非常惊讶地看到,含有额外基因副本的神经元,它们的钙通量不仅没有增加,而且还显示出下降,这并不像含有较少基因副本的神经元那样严重。”
这些结果为解释为什么基因拷贝数较少的患者与基因拷贝数较多的患者具有相同的临床特征提供了见解,尽管他们的潜在基因组成相反。在这两种情况下,基因失衡的结果是神经元中钙通量的减少。在临床上,拷贝数较少的患者表现出中度至重度认知障碍、自闭症和其他神经精神问题的高发病率,而拷贝数较多的患者表现出类似但不太严重的特征。
相反的遗传失衡导致了不同机制介导的相似生物学效应
在这种情况下,神经元的基因拷贝较少,因此形成钙通道的CHRNA7蛋白也较少,研究人员提出,钙通量的减少细胞这是钙通道减少的结果。
“对于带有额外基因副本的神经元,我们发现额外的副本基因的突变会导致更多的CHRNA7蛋白的产生,从而破坏了将它们组装在一起的过程,造成细胞压力并扰乱钙通道的形成。结果是钙通量的减少神经元”夏芙说。“这是更好地了解这种情况,并在未来找到改善这些患者生活的治疗方法的重要第一步病人."
这项研究发表在美国人类遗传学杂志.
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