基因在脑记忆区发育中扮关键角色

2010-8-26 08:41 来源: 中国科学院
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   美国圣犹达儿童研究医院的一项研究显示,在学习与记忆脑区的正常发育中,一种名为Prox1的基因扮演关键角色,能确保产生新的颗粒细胞,而颗粒细胞对形成新的记忆是必须的。Prox1基因在人的整个一生都保持活性,且对哺乳动物意义重大。研究首次详细解释了Prox1基因在脑区中的功能,论文发表在8月17日的《公共科学图书馆·生物卷》上。

  研究目标集中于大脑中的海马齿状回,这里控制着记忆和学习功能的形成,也是颗粒细胞下层的发源地,神经干细胞在这里分化成颗粒细胞。在齿状回区域,神经干细胞不断产生前体细胞,最终分化成神经元。

  Prox1是一种转录因子。早期的研究提出,在齿状回生长过程中Prox1基因被表达,它在某些癌症中也起一定作用。最新研究详细解释了Prox1基因在脑区中的功能,就像一个基因开关。

  在成熟哺乳动物的大脑齿状回中,神经干细胞从具有无限潜能的原初母细胞,经过中间代初级细胞,变成更特化的颗粒细胞,在此阶段,Prox1活性很强,它由中间代初级细胞产生。但缺乏Prox1会导致中间代初级细胞死亡,没有这些中间代初级细胞,新的颗粒细胞也无法产生。

  实验中,研究人员在老鼠生长的不同阶段去除Prox1,齿状回就不能正常发育。关闭Prox1基因的表达,中间代初级细胞就消失了,成体神经干细胞继续分化成颗粒细胞,直到耗尽所有干细胞。而在神经干细胞中打开Prox1基因,干细胞由于提前分化,也会出现相似的耗竭。

  在齿状回发育和神经形成过程中,有了Prox1基因,中间代初级细胞才能继续分化成颗粒细胞。论文第一作者、奥立弗实验室的博士后阿方索·拉瓦多说,中间代初级细胞中失去Prox1,它们的母细胞——神经干细胞也会消失。子细胞的存在对于母细胞的维持也是必须的,这一定程度上显示了Prox1和干细胞停止分化的信号反馈机制之间存在密切联系。

  研究人员仍然在探索涉及的信号路径,论文作者圣犹达遗传学部的吉列尔莫·奥立弗博士说,Prox1的微小突变就可能引起与记忆和学习有关的问题。越多掌握大脑中信号路径的形成,就越有把握控制这一系统,从而促进或抑制分化程序。