研究表明精神疾病风险基因如何影响大脑发育
Per教授Uhlén领导的这项研究提出了风险基因CACNA1C如何影响大脑功能和精神疾病风险的模型和机制。
在卡罗林斯卡学院,医学生物化学和生物物理系,Per Uhlén教授和同事们研究了钙(Ca2 +)通道基因,CACNA1C大脑发展。先前的大型基因研究表明,CACNA1C与双相情感障碍和精神分裂症有关,但其原因仍未解决。正常情况下,CACNA1C将电活动转化为胞内信号,包括胞质钙的瞬时或振荡变化2 +浓度,调节细胞中的关键生物过程。
自发活动
Uhlén实验室之前已经表明,未成熟的神经元表现出自发的电和Ca2 +建立复杂网络回路的活动,这在发育中的大脑过程中是必不可少的,包括细胞分裂和细胞分化。
“我们发现CACNA1C可能在这一活动中发挥重要作用。使用一个数学模型,我们可以模拟两者电活动和Ca2 +的活动手机网络并研究微调某些参数时对网络的影响,”Uhlén教授说。
他们发现CACNA1C作为一个分子开关,可以刺激广泛的网络活动。这些模拟也可以通过电生理实验得到证实,在电生理实验中,施加1 pA的小电流,只对应一个离子通道,是触发自发网络活动的临界点。
大脑解剖结构改变
研究人员还测试了敲除小鼠前脑中的CACNA1C的效果,这导致未发育神经元的自发活动减少,并改变了特定大脑区域的大小。此外,他们发现,当CACNA1C被敲除时,小鼠表现出焦虑增加的迹象。
“我们的研究结果提供了有关大脑发育机制的重要功能和分子信息。我们希望这些发现将为与CACNA1C相关的精神疾病患者的新疗法的开发提供信息,”Uhlén教授说。
总之,风险基因CACNA1C如何影响细胞信号的模型和机制,大脑发育,以及精神疾病的风险在研究中得到了证明。
更多信息:Erik Smedler等人,Cacna1c基因表达中断扰乱自发Ca2+活动,导致大脑发育异常和焦虑增加,美国国家科学院院刊(2022)。DOI: 10.1073 / pnas.2108768119