子科生物報(bào)道：科學(xué)家在果蠅身上發(fā)現(xiàn)了一種新的基因程序，可以控制神經(jīng)元的發(fā)育并保護(hù)它們免受退化。這個(gè)程序中的基因在數(shù)億年的進(jìn)化過(guò)程中幾乎沒(méi)有改變，并以類似的“同源”形式存在于哺乳動(dòng)物中，包括人類。初步結(jié)果表明，這些同源物可能在人類身上執(zhí)行類似的任務(wù)。

這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《神經(jīng)元》雜志上的文章《Axon morphogenesis and maintenance require an evolutionary conserved safeguard function of Wnk kinases antagonizing Sarm and Axed》中。這些新的認(rèn)識(shí)為神經(jīng)退行性疾病的新療法的發(fā)展提供了一個(gè)起點(diǎn)。

雖然人類的大腦比果蠅的更大更復(fù)雜，但這兩種生物在分子上有相似之處。目前的研究還發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)問(wèn)題。

波恩大學(xué)生命與醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所洪堡教授Dietmar Schmucker博士是這項(xiàng)研究的共同通訊作者，他說(shuō):“我們專門關(guān)閉了單個(gè)基因，并觀察了神經(jīng)元是如何變化的?！薄霸诖似陂g，我們發(fā)現(xiàn)了一種名為WNK的基因，它發(fā)揮著令人難以置信的雙重作用?！?/p>

Schmucker和他的團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究動(dòng)物模型，如果蠅(Drosophila melanogaster)和西方爪蛙熱帶爪蟾(Xenopus tropicalis)，來(lái)研究大腦多樣性和復(fù)雜性的遺傳機(jī)制。

Azadeh Izadifar博士是Schmucker團(tuán)隊(duì)的博士后學(xué)生，也是本次研究的主要作者，他在本次研究中有一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)，即WNK對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中連接神經(jīng)元是必要的。軸突是類似電纜的神經(jīng)元延伸，通過(guò)與其他神經(jīng)元形成許多突觸來(lái)傳遞電信號(hào)。Izadifar說(shuō):“如果沒(méi)有WNK蛋白，功能軸突分支基本上就沒(méi)有了。”

在成年動(dòng)物中，WNK保護(hù)現(xiàn)有的軸突。如果在成人中關(guān)閉，則在發(fā)育階段已經(jīng)形成的軸突分支退化。

Schmucker說(shuō):“這兩種功能可能是一枚硬幣的兩面?！盬NK似乎是調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的一部分，在發(fā)育過(guò)程中控制軸突分支的形成和成人神經(jīng)連接的退化。

WNK編碼一種激酶——一種向其他蛋白質(zhì)添加磷酸基以改變其命運(yùn)或功能的酶。WNK調(diào)節(jié)和支持一種叫做Nmnat的神經(jīng)保護(hù)因子。WNK還抑制至少另外兩種軸突不穩(wěn)定蛋白，即Sarm和Axed，這兩種蛋白在軸突的主動(dòng)神經(jīng)變性中發(fā)揮重要作用。研究人員發(fā)現(xiàn)，過(guò)度表達(dá)Sarm或Axed會(huì)導(dǎo)致軸突分支缺陷，而這種缺陷可通過(guò)增加WNK或Nmnat的水平而被阻斷。

這些結(jié)果為理解神經(jīng)退行性疾病在人類中如何發(fā)生以及如何治療提供了新的動(dòng)力。

紐約哥倫比亞大學(xué)frank Polleux博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組合作進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，與果蠅一樣，WNK激酶也存在于哺乳動(dòng)物中，它們似乎對(duì)保護(hù)神經(jīng)元也至關(guān)重要。研究小組發(fā)現(xiàn)，WNK激酶對(duì)小鼠大腦皮質(zhì)中稱為錐體神經(jīng)元的軸突分支的形成非常重要，它們的缺失導(dǎo)致了軸突的退化。

Schmucker說(shuō):“我們也知道，人類的某些WNK突變會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)損傷，稱為外周神經(jīng)病變，并伴有手臂和腿部的進(jìn)行性感覺(jué)障礙?！?/p>

Schmucker希望WNK激酶可以用于治療神經(jīng)退行性疾病。例如，它的藥物過(guò)度激活可能會(huì)增加它保護(hù)神經(jīng)元的能力。

該研究由比利時(shí)佛蘭德斯研究基金會(huì)、法國(guó)醫(yī)學(xué)研究基金會(huì)(FRM)、歐盟作為ERC啟動(dòng)基金的一部分資助，以及洪堡基金會(huì)、羅杰·德·斯波爾伯赫基金會(huì)和湯普森家族基金會(huì)倡議。波恩大學(xué)、魯汶大學(xué)、Université德里昂大學(xué)、紐約哥倫比亞大學(xué)和東京大學(xué)的科學(xué)家合作進(jìn)行了這項(xiàng)研究。