Science揭示自闭症背后的遗传缺

杰玛健康荟聚能量·重获新生生物探索编者按

8月17日,《Science》期刊新发表这一篇题为“FragileXmentalretardation1geneenhancesthetranslationoflargeautism-relatedproteins”的文章,揭示了一种罕见病——脆性X综合征(fragileXsyndrome)的遗传因素。同时,这一缺陷基因还与其他疾病有关,例如自闭症。

来自美国卡内基科学研究所的EthanGreenblatt和AllanSpradling完成了这一研究。他们重点研究了一种基因——Fmr1(fragileXmentalretardation1),该基因突变会影响大脑和生殖系统,导致最常见的遗传性自闭症、脆性X综合征以及卵巢早衰。

我们的遗传信息存储在DNA分子中,后者紧密绑定于细胞核中,类似于一份“指令清单”。在蛋白表达过程中,RNA充当着“跑步者”的角色,负责将特定的DNA代码从细胞核带至细胞质中蛋白质制造的地方。

在多数情况下,这些步骤——从DNA到RNA的转录和从RNA到蛋白质的翻译——快速连续地发生。然而,在一些高度专门化的细胞中,包括神经元和卵细胞,RNA的产生和储存是非常必要的。

先前的研究表明,Fmr1可以防止存储的RNA分子过度产生新的蛋白质。但是,许多研究都是针对脑细胞进行的,而在这些脑细胞中,结果分析非常复杂。在这项新研究中,EthanGreenblatt和AllanSpradling选择了一种更为简单的细胞——果蝇卵细胞。

他们意外发现,缺乏Fmr1的卵细胞一开始是完全正常的,但是随着时间的推移,缺陷卵细胞会比正常细胞更快地失去功能。这让人联想到人类卵巢衰竭综合征。更重要的是,当受精时,这些缺乏Fmr1的卵细胞会产生带有严重神经系统缺陷的后代,例如脆性X综合征。

这张图展示了一个胚胎中枢神经系统因为缺乏Fmr1基因而出现发育缺陷的病例,左图是正常的腹神经索(ventralnervecord)。(图片来源:CourtesyofEthanGreenblattandAllanSpradling)

进一步分析发现,Fmr1突变的卵细胞所表达的蛋白质数量大大减少。如果许多蛋白质完全缺失,就会与自闭症有关。受影响的蛋白质有一个共同点——构建我们身体的一些最大的蛋白质。即便是正常的卵细胞,包括受Fmr1影响的大蛋白在内,同样也不能有效地表达。

“我们认为,Fmr1是一种辅助物质,可以促进重要的大型蛋白的表达,而这些蛋白质对于卵细胞或者神经元而言是很难制造的。缺乏Fmr1,卵细胞就没有足够的特定大蛋白,从而过早地衰退。因为Fmr1在大脑中也很重要,某些与自闭症相关的大型蛋白的缺失可以解释脆性X综合症患者的自闭症样症状。”Greenblatt解释道。

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肿瘤遗传风险评估

(34项肿瘤遗传疾病深度解读)

B细胞非霍奇金淋巴瘤、鼻咽癌、胆囊癌、多发性骨髓瘤、非黑色素瘤皮肤癌、非小细胞肺癌、肺鳞癌、肺腺癌、肝细胞性肝癌、骨肉瘤、黑色素瘤、霍奇金淋巴瘤、基底细胞瘤、急性淋巴细胞白血病、甲状腺癌、胶质瘤、结直肠癌、滤泡型淋巴瘤、慢性淋巴细胞白血病、慢性髓性白血病、脑膜瘤、膀胱癌、神经母细胞瘤、肾母细胞瘤、食管癌、胃癌、胰腺癌、尤文肉瘤、睾丸癌(男)、前列腺癌(男)、宫颈癌(女)、卵巢癌(女)、乳腺癌(女)、子宫内膜癌(女)

2

心血管类疾病风险评估

(13项心血管类疾病深度解读)

动脉硬化、腹主动脉瘤、高血压、冠心病、易栓症、体位性低血压、外周动脉疾病、心房扑动、心房纤颤、心肌梗死、心力衰竭、心源性猝死、致命性心律失常

3

代谢类疾病风险评估

(12项代谢类疾病深度解读)

1型糖尿病、2型糖尿病、2型糖尿病合并冠心病、胰岛素抵抗、代谢综合征、肥胖、高脂血症、高甘油三酯血症、高同型半胱氨酸血症、骨质疏松、痛风、妊娠期糖尿病(女)

4

消化类疾病风险评估

(17项消化类疾病深度解读)

巴雷特食管、丙型肝炎肝硬化、胆石病、非酒精性脂肪肝、酒精性肝病、克罗恩病、溃疡性结肠炎、慢性丙型肝炎、乳糜泻、十二指肠溃疡、嗜酸性食管炎、先天性巨结肠病、炎症性肠病、胰腺炎、乙型肝炎、硬化性胆管炎、原发性胆汁性肝硬化

5

呼吸类疾病风险评估

(6项呼吸类疾病深度解读)

肺结核、肺气肿、间质性肺病、慢性阻塞性肺病、特发性肺纤维化、哮喘

6

免疫风湿类疾病风险评估

(15项免疫风湿类疾病深度解读)

骨关节炎、骨关节炎(髋骨)、类风湿关节炎、强直性脊柱炎、膝骨关节炎、系统性红斑狼疮、系统性硬化症、原发性干燥综合症、艾滋病、白塞病、突眼性甲状腺肿(格雷夫斯病)、急性荨麻疹/血管性水肿、韦格纳氏肉芽肿病、选择性IgA缺乏症、过敏性鼻

7

神经类疾病风险评估

(14项神经类疾病深度解读)

阿尔茨海默病、不宁腿综合征、部分性癫痫、多发性硬化症、广义性癫痫、肌萎缩侧索硬化、颅内动脉瘤、帕金森病、缺血性脑卒中、特发性震颤、无先兆偏头痛、先兆偏头痛、血管性痴呆、重症肌无力

8

精神类疾病风险评估

(13项精神类疾病深度解读)

抽动秽语综合征、孤独症谱系障碍、进食障碍、精神分裂症、咖啡因引起的失眠、社交障碍、神经过敏症、神经性厌食症、失眠、嗜睡症、双相障碍、重度抑郁症、酒精依赖症

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泌尿生殖类疾病风险评估

(11项泌尿生殖类疾病深度解读)

A型免疫球蛋白肾炎(IgA肾病)、慢性肾病、肾病综合症、肾结石、终末期肾病、非梗阻性无精子症(男)、尿道下裂(男)、多囊卵巢综合征(女)、女性性功能障碍(女)、子宫肌瘤(女)、子宫内膜异位症(女)

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五官科疾病风险评估

(9项五官科疾病深度解读)

病理性近视、非糖尿病患者的视网膜病变、福克斯角膜营养不良、孔源性视网膜脱离、老年性黄斑变性、慢性/复发性中耳炎、青光眼、屈光不正、糖尿病视网膜病变

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