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J. Neurosci:解密罕见儿童疾病的神经细胞死亡

2014.3.28

  最近,由美国Sanford-Burnham医学研究所神经科学和衰老研究中心主任Stuart Lipton博士带领的一个科学小组,发现了共济失调毛细血管扩张症(ataxia-telangiectasia,A-T)患者小脑颗粒细胞神经元不能修复DNA损伤从而死亡的原因。

  共济失调毛细血管扩张症是一种遗传病,开始于儿童早期,并导致小脑某些神经细胞的逐渐丧失。约40,000名新生儿中就有一例A-T发生,其症状包括肌肉控制的严重丧失、扩张的小血管、鼻窦和肺部的反复感染,它经常会导致癌症,如淋巴瘤或白血病。如今,由于对感染和癌症治疗的改善,许多患者能够存活到30多岁或更久。

  Stuart Lipton与Sanford-Burnham退行性疾病项目的副教授Nobuki Nakanishi共同完成了这项研究,相关结果发表在2014年3月25日的《神经科学杂志》(The Journal of Neuroscience)。研究人员利用转基因小鼠表明,一种能够开启细胞生存相关特定基因的转录因子——肌细胞特异性增强因子2D(myoctye -enhancer factor 2D,MEF2D),在与称为ATM(A-T mutated)的蛋白结合后被激活。当编码ATM蛋白的ATM基因发生突变,就会导致A-T,响应DNA损伤的ATM-MEF2D-生存信号无效,并可能会导致神经退行性疾病。

  Lipton称:“这是第一次发现一种调节MEF2D依赖生存来响应DNA损伤的信号。ATM介导的MEF2D激活可促进小脑神经元生存,以响应 DNA损伤,了解这些可为A-T提供一个治疗的机会。例如,如果我们可以确定是ATM-MEF2D信号缺陷引起了A-T,那么我们就可以寻找增强 MEF2D活性的分子,来‘恢复’DNA修复系统。”

  A-T儿童项目创始人Brad Margus称:“这项研究带来了关于如何减缓患儿中出现的脑细胞损失的新见解,作为父母,我们为此感到兴奋,这会改善他们走路、说话和吃东西的能力。这可能给它们的生活质量带来很大的改善。”

  在一般情况下,DNA修复系统对于细胞完整性和稳定性是至关重要的。DNA可以通过多种途径被损坏,包括紫外线、烟草和新陈代谢副产品氧化损伤,如自由基。可遗传的DNA修复系统缺陷,可导致许多类型的癌症、身材矮小、生长和智力发育迟缓,以及A-T。

  Lipton指出:“在这项研究之前,我们知道,p53——一种被称为基因组守护天使的蛋白,是ATM激活作用的靶点,有助于DNA修复的控制和功效,如《JCB》:p53抑癌基因关闭侵袭性癌症细胞。现在,我们展示了另一种途径,通过这种途径MEF2D参与小脑中的DNA损伤修复。事实上,在小脑中有大量的MEF2D,并且ATM突变与A-T有关,这都进一步支持ATM-MEF2D功能障碍作为一个A-T原因的提议。将来,我们想要探究这种机制是否会引起其他具有DNA修复缺陷的罕见遗传性疾病。”

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