基因缺失会导致细胞内积累的废物

麻省理工学院的生物学家发现了一个基因的功能,被认为占40%的家族病例肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)。ALS患者的研究表明,异常扩大区域的DNA在一个特定区域的基因可以导致疾病。

在蠕虫的线虫的一项研究中,研究人员发现,基因有一个关键的角色在帮助细胞清除废物通过结构称为溶酶体。当基因突变,这些多余的物质建立细胞内。研究人员相信,如果这也发生在人类ALS患者的神经元,它可能占了其中的一些病人的症状。

“我们的研究显示当一个基因的活动inhibited-defects在溶酶体的功能。某些特性的ALS是一致的缺陷造成的溶酶体的功能,如炎症,”大卫·h·h·罗伯特·霍维茨说科赫麻省理工学院生物学教授,麦戈文脑研究所的成员和科赫研究所综合癌症研究,这项研究的资深作者。

这个基因的突变,称为C9orf72,也与另一个大脑神经退行性疾病被称为额颞叶痴呆(FTD)估计影响大约60000人在美国。

“肌萎缩性侧索硬化症,现在认为是相同方面的疾病,不同的演讲。有基因突变导致只有ALS,和其他导致只有FTD,但是有很多的其他基因突变可引起肌萎缩性侧索硬化症或FTD或两者的混合物,”麻省理工学院博士后和安娜Corrionero说论文的第一作者,发表在5月3日出版的《华尔街日报》当代生物学。

基因联系

科学家们已经确定了几十个基因与家族性肌萎缩性侧索硬化症,这发生在两个或两个以上的家庭成员患有这种疾病。医生认为,基因可能也是一个因素在分家的病例,这是更为常见的,占90%的病例。

ALS-linked突变的发现到目前为止,C9orf72突变是最普遍的,也是发现大约25%的额颞叶痴呆患者。麻省理工学院的团队着手研究秀丽隐杆线虫的基因的功能,有一个等价的基因称为alfa-1。

在缺乏alfa-1蠕虫的研究中,研究人员发现,在胚胎发育早期缺陷变得明显。秀丽隐杆线虫胚胎有蛋黄,帮助维持他们孵化之前,研究者发现在胚胎丢失alfa-1,蛋黄的“blob”漂浮在周围的流体的胚胎。

这使得研究人员发现基因突变影响的溶酶体降解蛋黄一旦吸收细胞。溶酶体,消除细胞废物,细胞结构,携带酶能分解各种各样的分子。

当溶酶体降解资料作为yolk-they改革分裂成管状结构,之后他们可以降低其他材料。麻省理工学院的研究小组发现,与alfa-1突变细胞和溶酶体降解受损,溶酶体无法改革和不能被再次使用,破坏细胞的垃圾处理过程。

“看来,溶酶体不改革,他们应该,和物质积累在细胞,”Corrionero说。

秀丽隐杆线虫胚胎,这意味着他们无法正常吸收蛋黄中所含的营养成分,这使得他们更难在饥饿条件下生存。存活的胚胎似乎是正常的,研究人员说。

神经元的影响

研究人员能够部分逆转的影响alfa-1秀丽隐杆线虫胚胎损失由c9orf72表达人类蛋白质编码基因。“这表明蠕虫和人类蛋白质执行相同的分子功能,“Corrionero说。

如果失去C9orf72影响溶酶体的功能在人类神经元,它可能导致缓慢的,在这些细胞逐渐积聚的废物。ALS通常影响运动皮层细胞,控制运动,和在脊髓运动神经元,而额颞叶痴呆影响大脑的额叶区域的皮质。

“如果你不能降低正常细胞存活很长一段时间,就像神经元,这很可能会影响生存的细胞并导致疾病,”Corrionero说。

许多制药公司现在研究药物,将阻止突变C9orf72的表达式。新的研究表明某些副作用注意此类药物的研究。

“如果你生成药物减少c9orf72表达式,你可能会导致溶酶体体内平衡的问题,“Corrionero说。“在发展中任何药物,你必须小心注意可能的副作用。我们的观察表明有些事情寻找研究药物抑制C9orf72 ALS / FTD病人。”

这个故事是由麻省理工学院新闻(再版web.mit.edu/newsoffice/),一个受欢迎的网站,包括麻省理工学院新闻研究、创新和教学。