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PNAS:科学家揭开了精神分裂症发生背后的新型分子机制

来源:本站原创 2018-03-22 09:05

2018年3月22日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登在国际杂志PNAS上的研究报告中,来自凯斯西储大学医学院等机构的科学家们通过研究揭示了精神分裂症发生期间,名为神经调节蛋白3(neuregulin 3)的特殊蛋白质调节大脑中关键神经递质释放的分子机制,神经调节蛋白3在精神分裂症和其它严重精神疾病患者机体中的水平较高,这项研究中,研究人员首次阐明了神经调节蛋白3如何诱发严重的精神疾病。

图片来源:www.neontommy.com

文章中,研究人员利用先进技术揭开了神经调节蛋白3的功能,他们发现,该蛋白能够抑制对适当神经元沟通所需要的蛋白复合体的功能;编码神经调节蛋白3基因的特特定突变被认为和个体患精神分裂症直接相关,本文中研究人员解释了为何神经调节蛋白3对疾病发生如此重要;Lin Mei博士表示,我们鉴别出了精神分裂症易感基因—神经调节蛋白3的新功能,这或为我们深入理解多种精神疾病的细胞学机制,及开发新型靶向疗法提供了新的线索和思路,通过理解神经调节蛋白3在大脑中的作用方式,我们就能设计出新药来恢复精神分裂症发生时患者机体中该蛋白的功能。

精神分裂症大约会影响美国1/100的成年人健康,而且其发病机制也很难被理解,研究人员很难分辨出疾病背后所出现的许多相关联的蛋白质和神经递质,这项研究中,研究者就在神经元中发现了一种受精神分裂症影响的前所未见的特殊机制。文章中,研究人员突变了小鼠机体中编码神经调节蛋白3的基因(但仅在特殊的神经元细胞中),当他们突变了能激活大脑活性的锥体神经元中的神经调节蛋白3基因时,被遗传修饰的小鼠就会表现出和精神分裂症一致的行为,这些小鼠仍然拥有健康的体力和机体反射,但却表现地异常活跃,它们很难记住事物且难以在迷宫中导航;在社交关系中,小鼠则会远离陌生人,这项研究不仅阐明了神经调节蛋白3在精神分裂症中所扮演的关键角色,而且还能帮助有效定义参与整个过程的神经元的类型。

通过对来自小鼠的大脑样本进行研究,研究人员在细胞水平下阐明了神经调节蛋白3的作用机制,他们发现,神经调节蛋白3能够抑制突触位点蛋白质复合体的组装,而该位置毗邻神经细胞交流的位点,神经元需要名为SNARE的复合体来在神经元细胞间传递特殊的神经递质,尤其是SNARE复合体能够帮助神经元传递谷氨酸盐,谷氨酸盐能够帮助激活神经元,而且对于机体学习的功能非常重要,谷氨酸盐的失衡则会诱发机体出现精神分裂症等症状。

多种精神疾病的患者通常更倾向于机体中存在高水平的神经调节蛋白3,比如精神分裂症、双相型障碍和重度抑郁症等;研究人员通过提高培养神经元中神经调节蛋白3的水平,模拟了精神分裂症患者大脑中该蛋白的水平,他们发现,高水平的神经调节蛋白3能够抑制谷氨酸盐的释放,而携带高水平神经调节蛋白3的细胞并不能够形成SNARE复合体,过多的抑制性蛋白常常会抑制复合体的形成,同时还会抑制脑细胞中谷氨酸盐的水平,研究者总结道,神经调节蛋白3对于大脑中适合谷氨酸盐的传递非常重要。

研究者Mei表示,我们发现,相比家族内的其它蛋白质而言,神经调节蛋白3能够更加有效地发挥作用,比如神经调节蛋白1能够激活其它类型神经元中一组完全不同的蛋白质表达;在癌症生物学研究中,神经调节蛋白3能够刺激另外一种精神分裂症风险基因ErbB4的表达,意外的是,研究者发现,大脑中的神经调节蛋白3或许并不是通过激活ErbB4来发挥作用的时,相反,其能够调节谷氨酸盐的释放,而这种新功能并不需要ErbB4的参与。

本文研究表明,神经调节蛋白3或许能作为一种新型治疗靶点来帮助研究人员开发诸如精神分裂症等多种精神疾病的新型疗法,能够靶向作用神经调节蛋白3的药物就能够帮助恢复特定神经元细胞中谷氨酸盐的水平,而这恰恰可以作为一种新型的精神分裂症疗法,鉴别一种新的作用机制是理解疾病发生的先决条件,同时也能为科学家们后期开发治疗疾病的新型疗法提供一定的研究基础和线索。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Ya-Nan Wang, Dwight Figueiredo, Xiang-Dong Sun, et al. Controlling of glutamate release by neuregulin3 via inhibiting the assembly of the SNARE complex. PNAS (2018) doi:10.1073/pnas.1716322115

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