Mol Psych：揭示大脑细胞之间相互交流沟通的分子机制

2021年10月23日 讯 /生物谷BIOON/ --突触可塑性过程是机体学习和记忆形成的基础，其需要RNA在突触局部得到翻译，这种突触标签假设此前被科学家们提出来是为了解释mRNAs是如何在特定的激活突触上可用的；然而，RNA是如何被调节的，以及哪些转录物作为标签过程的一部分被沉默或加工处理，仍然是未知的，N6-甲基腺苷（m6A/m）对RNA的修饰会影响mRNA的细胞命运。近日，一篇发表在国际杂志Molecular Psychiatry上题为“Modifying the m6A brain methylome by ALKBH5-mediated demethylation： a new contender for synaptic tagging”的研究报告中，来自诺丁汉大学等机构的科学家们通过研究发现，逆转人类大脑突触上分子信息的修饰或有助于逆转人类多种心理健康状况，比如焦虑症、诸如痴呆症等记忆问题等。

甲基化的RNA信息位于突触的活性翻译位点上。

图片来源：The University of Nottingham

相关研究结果或许是科学家们理解脑细胞之间互相交流的分子机制的重要一步，或能帮助识别出新型疗法来治疗人类的神经性和精神性疾病。人类大脑中的神经细胞会在被称之为突触的位点相互交流，在那里分子会被释放并向邻近的细胞发送信号，当人们学习或记住某件事情时，这种信号就会加强。当突触之间的交流出现问题时，大脑回路就会中断；随着更多大脑回路的缺失，这就会改变人们思考和执行每天任务的方式；而这在人类认知障碍中就非常明显，比如多种形式的痴呆症和一些精神健康状况等。

神经细胞和突触的功能依赖于蛋白质，而这些蛋白质是利用称之为RNA的遗传物质所编码的信息制成的；科学家们认为，RNAs的位置正是突触信号所需要的地方和时间，因为某种类型的突触标签会标记正确的活跃突触；最近科学家们了解到，RNA可以在其中一个RNA碱基上添加甲基集团从而来标记RNA信息，这种添加的甲基集团会影响蛋白质与RNA或DNA的结合方式，从而阻断蛋白质的产生。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41380-021-01282-z

这篇最新研究结果表明，RNA标记能在突触位点被逆转，因此可能会作为突触标签而发挥作用；如果其被破坏的话就会引发突触和神经细胞通过影响毒性蛋白团块的形成而发生故障。文章中，研究人员利用先进的显微镜技术分析了突触位点所标记的RNAs在实践和位置上的变化，并使用测序技术描述了来自海马体大脑组织中被“标记”的RNAs的特征，海马体是大脑中对记忆形成非常重要的区域。研究者Knight说道，这篇研究中，我们对调节突触位点不同神经细胞之间相互交流沟通的基因组机制有了一个全新的理解，这些基因组机制主要涉及将甲基集团添加到RNA信息上，并在突触活跃时将其移走；其意义对于正常的大脑功能非常重要，而且对于可逆的精神心理疾病也至关重要，比如焦虑症、成瘾症以及早期阶段的神经退行性疾病（比如痴呆症等）。

综上，本文研究结果表明，ALKBH5所介导的m6A去甲基化或许是突触标签假设的内在组成部分，同时也能作为一种分子开关，导致RNA甲基化组的改变、突触功能的异常以及潜在的可逆疾病状态的发生。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Martinez De La Cruz, B., Markus, R., Malla, S. et al. Modifying the m6A brain methylome by ALKBH5-mediated demethylation: a new contender for synaptic tagging. Mol Psychiatry (2021). doi：10.1038/s41380-021-01282-z