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Science:学习能力下降,或与基因“关不掉”有关

2016/07/17 来源:生物探索
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导读
打一场篮球、泡一杯咖啡、看一部电影……正常情况下,当你进行这些活动时,大脑相应的基因会“开启”。活动结束后,这些基因会关闭。但是,一旦“关闭”受阻,这些异常活跃的基因会干扰大脑神经回路,最终对学习和记忆功能产生负面影响。


打一场篮球、泡一杯咖啡、看一部电影……正常情况下,当你进行这些活动时,大脑相应的基因会“开启”。活动结束后,这些基因会关闭。但是,一旦“关闭”受阻,这些异常活跃的基因会干扰大脑神经回路,最终对学习和记忆功能产生负面影响。

这是华盛顿大学医学院的科学家们近期发表在《Science》期刊的最新研究成果。

神经科学主任、教授Azad Bonni博士及其团队以小鼠为模型发现,当基因表达后,大脑中会有一个激活机制关闭基因。如果这一机制缺失,将会导致基因不能正常关闭,从而干扰学习、记忆功能。

基因关闭异常,降低小鼠的学习能力

基因根据细胞内外信号决定是否表达。几十年的研究已经让我们清楚基因为什么以及如何表达,但是围绕基因关闭的研究却相对较少。

研究人员以小鼠控制运动机能的小脑为模型,研究了其中的关键基因。当老鼠活动时,这些基因会打开。而且,核小体重塑和去乙酰酶复合体(NuRD complex)会与它们结合,调控基因的关闭过程。研究人员发现,缺少这种复合体酶类的小鼠,小脑基因关闭存在障碍。

核小体重塑和去乙酰酶复合体通过切换组蛋白使得DNA排列更为紧密,从而关闭基因表达。研究人员认为,核小体重塑和去乙酰酶复合体有着迅速关闭成千上万基因的潜能。

大脑发育过程中,神经元之间会彼此连接,然后删减只留下重要的连接网络。当缺乏核小体重塑和去乙酰酶复合体,小鼠小脑的神经网络不能正常“修剪”。

这意味着,早期大脑发育消除多余的神经连接很重要。异常的神经网络不会影响小鼠行走的能力,但是会影响它们学习的能力。例如,缺乏核小体重塑和去乙酰酶复合体的成年小鼠无法在旋转杆上学习走路,虽然这对于正常小鼠而言是非常轻松的任务。

值得注意的是,这种学习障碍并不是因为基因不表达,而是因为基因不关闭。下一步,我们需要弄清楚基因关闭如何影响大脑学习、记忆功能。

备注:文章参考自“Ability to turn off genes in brain crucial for learning, memory”。

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