Science:本不应出现的蛋白挑战翻译法则

2013-2-17 00:00 来源: 生物通
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  在额颞痴呆FTD(也称额颞叶变性FTLD)和肌萎缩侧索硬化ALS等遗传性神经退行性疾病中,细胞内有一种神秘蛋白在累积。这些本不应被翻译出来的蛋白很可能就使疾病中的罪魁祸首。现在,研究人员揭开了上述蛋白的神秘面纱,有望使它们成为治疗的新靶标。

  FTD 和ALS属于同一类神经退行性疾病,二者之间有许多重叠的症状,例如患者往往会发生痴呆、人格改变、语言能力和运动能力异常等等。患者往往在65岁前发病,不过至今人们还并不清楚其中的病因。科学家们发现,上述疾病有30%的病例都与遗传学因素有关。约10%的欧洲患者都具有同样的遗传学特征,在携带遗传密码的DNA中,存在数百个拷贝的特定短序列重复。此外患者脑病还有一种神秘蛋白在累积。现在,分子生物学家Dieter Edbauer and Christian Haass等研究人员发现,上述两个现象是直接关联的,他们将文章发表在最新一期的Science杂志上。

  “我们发现,许多患者所共有的遗传学特性与神秘蛋白有关。这样的遗传学特征是指,在C9orf72基因的特定位点,有数百GGGGCC序列重复,而这样的拷贝在健康人中还不到20,” Edbauer教授解释道。“这些重复序列所在的区域本不应被翻译出来,可令人惊奇的是,体内的确合成了相应蛋白。”

  本应沉默的DNA

  DNA是蛋白质合成的蓝图,其编码框一般都由标志性的启动信号,但上述重复区域并没有这样的信号。因此,这段含有大量重复的DNA本不应被翻译为蛋白。显然,这些特殊蛋白合成的起始机制并不符合我们的教科书。

  研究人员在体外培养的细胞中证实,在没有通常起始信号的情况下,GGGGCC的长重复序列的确可以启动蛋白合成。同时,他们还在患者脑部累积的典型颗粒中鉴定到了相应的蛋白。研究人员对这些蛋白进行了分析,发现它们是由大量相同元件组成的二肽-重复蛋白。

  “这是非常奇特的蛋白,一般不会出现在生物体内,” Edbauer强调。“就我们所知,它们完全无用而且几乎是不溶的。这些蛋白易于在细胞中累积,很可能对神经细胞造成损害。虽然我们还没有正式证明其毒性,但相关证据已经很充分了。”这些蛋白的特殊性,使它们可以成为有趣的治疗新靶标。“由于这些蛋白的合成机制如此特殊,我们可以想办法抑制其合成而不干扰其他蛋白的形成。也可以尝试阻断其累积和加速它们的分解。” 科学家们已经就此申请了专利,正在努力开发治疗相应灾难性疾病的新方法。