BMI1基因通过抑制神经元中四链DNA的产生,预防阿尔兹海默症

2021
03/25

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生物世界
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撰文 | 王聪
编辑 | nagashi
排版 | 水成文

1953年4月25日詹姆斯·沃森弗朗西斯·克里克罗莎琳德·富兰克林威尔金斯等人同时在 Nature 杂志发表了3篇论文,首次揭开DNA结构之谜,人类正式开启了分子生物学时代。自此之后,标志性的 双螺旋结构 便成为公众对DNA的默认印象。

然而,DNA作为最主要的遗传物质,就只有这一种结构吗?

2013年1月,Nature Chemistry 杂志发表论文,该研究表明在人类细胞中存在着一种不同寻常的四链DNA结构—— G-四链体 (G-quadruplexes)

2021年3月23日,加拿大蒙特利尔大学的研究人员在 Nature Communications 期刊发表了题为: G-quadruplexes originating from evolutionary conserved L1 elements interfere with neuronal gene expression in Alzheimer’s disease  的研究论文。

该研究发现人类细胞或小鼠中的 BMI1 基因失活会导致异染色质松弛并诱导G-四链体结构出现。而神经退行性疾病中往往会出现神经元中异染色质松弛,阿尔兹海默症患者大脑中神经元会出现G-四链体结构的累积。

该研究发现了BMI1基因的新功能: 防止大脑神经元中DNA形成G-四链体的混乱结构,从而起到预防阿尔兹海默症和抑制大脑衰老的作用 。这项研究增加了我们对阿尔兹海默症基本机制的认识,让我们朝着深入了解阿尔兹海默症再进一步。


阿尔茨海默症 (Alzheimer's disease, AD),俗称“老年痴呆症”,是一种严重的神经退行性疾病,患者通常会出现以记忆力衰退、学习能力减弱为主的症状,并伴有情绪调节障碍以及运动能力丧失,极大地影响个人、家庭乃至社会的发展。

目前,全球约有5000万人罹患阿尔兹海默症。随着人类平均寿命增长,老年化社会加剧,阿尔兹海默症的患病率也在不断上升,预计到2050年,阿尔兹海默症患者将增加至1.5亿以上。

在此之前,该研究团队 Cell Reports 和 Scientific Reports 期刊发表的研究表明, BMI1基因阿尔茨海默氏病患者的大脑中变得特别低 ,他们还发现,人类神经元和小鼠神经元中BMI1基因的失活足以产生与阿尔兹海默症相关的所有病理标记。这些发现表明,BMI1基因的活性与阿尔兹海默症的发病密切相关,而且很可能发挥着抑制阿尔兹海默症的功能。

在这篇 Nature Communications 论文中,研究团队发现,阿尔兹海默症患者大脑神经元中会出现G-四链体结构的累,而健康老年人大脑中则不会出现。

健康神经元(左),阿尔茨海默症神经元(右): 绿色 为阿尔茨海默症神经元中G4结构积累

该研究发现人类细胞或小鼠中的 BMI1 基因失活会导致异染色质松弛并诱导G-四链体结构出现。而神经退行性疾病中往往会出现神经元中异染色质松弛,阿尔兹海默症患者大脑中神经元会出现G-四链体结构的累积。

该研究发现了BMI1基因的新功能: 防止大脑神经元中DNA形成G-四链体的混乱结构,从而起到预防阿尔兹海默症和抑制大脑衰老的作用

到目前为止,阿尔兹海默症仍然无法治愈,因此,该领域的任何进展,都能够为广大患者及其家人带来希望。

这项研究增加了我们对阿尔兹海默症基本机制的认识,让我们朝着深入了解阿尔兹海默症再进一步。

论文链接:
https://www.nature.com/articles/s41467-021-22129-9


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关键词:
阿尔兹海默症,神经元,DNA,基因,预防

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