Science：自閉症與卵細胞不能產生較大的蛋白存在關聯

我們的遺傳信息存儲在DNA分子中，而DNA分子被緊密地包裹在每個細胞的細胞核中。細胞將DNA轉錄為RNA，RNA隨後經翻譯後產生蛋白。在大多數情況下，這些步驟---從DNA到RNA的轉錄和從RNA到蛋白的翻譯---快速地連續發生。然而，在一些高度特化的細胞（包括神經元和卵細胞）中，必須將先產生的RNA儲存起來以備將來使用。

在一項新的研究中，來自美國卡內基科學研究所的Ethan Greenblatt和Allan Spradling揭示出導致脆性X綜合征（fragile X syndrome）和潛在其他的自閉症相關疾病的遺傳因素都源於細胞產生異常大的蛋白結構的能力存在缺陷。相關研究結果發表在2018年8月17日的Science期刊上，論文標題為「Fragile X mental retardation 1 gene enhances the translation of large autism-related proteins」。

這項新的研究著重關注一個叫做Fmr1的基因。這個基因發生的突變會在大腦和生殖系統中產生問題。所發生的突變可導致最為常見的遺傳性自閉症、脆性X綜合征以及卵巢功能早衰。

之前的研究已提出Fmr1阻止這些儲存的RNA分子過量產生新的蛋白。但是鑒於之前的很多研究是在腦細胞中開展的，對所獲得的研究結果加以分析是非常複雜的，因此Greenblatt和Spradling著手通過在一種更加簡單的細胞類型---果蠅卵細胞---中研究Fmr1對蛋白製造過程的影響來解決這個問題。他們發現缺乏Fmr1的卵細胞起初是完全正常的，但是隨著時間的推移，它們要比儲存的含有正常Fmr1的卵細胞更快地丟失功能，這就讓人想起人卵巢衰竭綜合征。更為重要的是，當受精時，這些缺乏Fmr1的卵細胞產生的後代具有嚴重的神經系統缺陷，這就讓人想起脆性X綜合征。

通過擴展這些分析，Greenblatt和Spradling發現Fmr1發生突變的卵細胞減少產生數百種蛋白，其中的許多蛋白，如果完全缺失的話，則與自閉症存在關聯。

這些受到影響的蛋白的一個共同特點是它們編碼了我們體內的一些最大的蛋白。即使在正常的卵細胞中，較大的蛋白（包括受到Fmr1影響的蛋白）也無法有效地產生，這反映了在RNA儲存的條件下將非常長的蛋白鏈串聯在一起所面臨的挑戰。

Greenblatt說，「我們認為Fmr1起著一種助手的作用，它促進卵細胞或神經元中難以製造的極其重要的大蛋白產生。如果缺乏Fmr1的話，卵細胞不能夠充足地供應特定的較大的蛋白，因而過早地開始經歷功能障礙。鑒於Fmr1在大腦中也起著比較重要的作用，與自閉症相關的某些大蛋白的丟失可能解釋著脆性X綜合征患者的自閉症樣癥狀。」

參考資料：Ethan J. Greenblatt, Allan C. Spradling. Fragile X mental retardation 1 gene enhances the translation of large autism-related proteins. Science, 17 August 2018, 361(6403):709-712, doi:10.1126/science.aas9963.

Sameer Aryal1,2, Eric Klann2,3. Turning up translation in fragile X syndrome. Science, 17 August 2018, 361(6403):648-649, doi:10.1126/science.aau6450.

Cell：細胞治療領域觀察者

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！