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Science:信使RNA直接参与基因沉默,诱发脆性X综合症

来源:生物谷 2014-03-03 16:16

2014年3月2日 讯 /生物谷BIOON/ --康奈尔医学院科学家的一项新发现揭示了智力发育迟滞与自闭症的共同遗传特征,即基因被关闭导致疾病产生。该研究表明阻断基因沉默机制能够防止脆性X综合征的产生,而且该疗法或对20多种智力发育疾病有效。相关报道发表在近期Science杂志上。

脆性X综合征患病者主要是男孩,该病会引起智力障碍以及其他的精神问题。科学家已经知道该病是由于特殊片段的重复导致的,但是科学家还不清楚为什么会产生这些重复性片段。

科学家利用捐赠的人类胚胎干细胞检测了脆性X综合征的致病机制,发现在胚胎发育早期,信使RNA会结合在脆性X综合征相关基因上。该结合会影响该基因功能,使得该基因被抑制,不能产生在神经元传递信号中发挥重要作用的蛋白。

该文章的通讯作者Samie Jaffrey博士称,在妊娠11周时,脆性X综合征基因激活,能够产生正常的信使RNA和蛋白质。但是随后一切突然停止了,而且在病人一生中该基因都不表达,引起脆性X综合征。但是科学家不知道为什么该基因突然被关闭。我们的研究结果表明信使RNA能够结合到DNA的一条链上,关闭基因表达。

Jaffrey博士补充道,这是一个全新的发现,RNA与DNA相互作用导致了脆性X综合征的产生。我们揭示了RNA能够调节基因表达这个的概念,其机制是全新的,而且是振奋人心的。

接着科学家使用了斯克里普斯研究所Matthew Disney博士开发的药物抑制RNA结合DNA过程,发现该基因不会被关闭,持续产生功能性的蛋白。

Jaffrey博士称RNA能够直接结合DNA引起基因沉默是一个新机制,该机制或许与多种疾病相关,我们希望采用药物干预该过程治疗多种疾病。如果我们发现孕妇怀有突变脆性X基因的胎儿,我们会在怀孕期进行治疗,延迟或防止脆性X基因的沉默。(生物谷Bioon.com)

doi: 10.1126/science.1245831

Promoter-Bound Trinucleotide Repeat mRNA Drives Epigenetic Silencing in Fragile X Syndrome

Dilek Colak, Nikica Zaninovic, Michael S. Cohen, Zev Rosenwaks, Wang-Yong Yang, Jeannine Gerhardt, Matthew D. Disney, and Samie R. Jaffrey

Epigenetic gene silencing is seen in several repeat-expansion diseases. In fragile X syndrome, the most common genetic form of mental retardation, a CGG trinucleotide–repeat expansion adjacent to the fragile X mental retardation 1 (FMR1) gene promoter results in its epigenetic silencing. Here, we show that FMR1 silencing is mediated by the FMR1 mRNA. The FMR1 mRNA contains the transcribed CGG-repeat tract as part of the 5′ untranslated region, which hybridizes to the complementary CGG-repeat portion of the FMR1 gene to form an RNA·DNA duplex. Disrupting the interaction of the mRNA with the CGG-repeat portion of the FMR1 gene prevents promoter silencing. Thus, our data link trinucleotide-repeat expansion to a form of RNA-directed gene silencing mediated by direct interactions of the trinucleotide-repeat RNA and DNA.

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