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某基因在腦記憶區發育中扮關鍵角色

日期:2010-08-27 17:46:59

美國圣猶達兒童研究醫院的一項研究顯示,在學習與記憶腦區的正常發育中,一種名為Prox1的基因扮演關鍵角色,能確保產生新的顆粒細胞,而顆粒細胞對形成新的記憶是必須的。Prox1基因在人的整個一生都保持活性,且對哺乳動物意義重大。研究首次詳細解釋了Prox1基因在腦區中的功能,論文發表在8月17日的《公共科學圖書館—生物學》(PLoS Biology)上。
 
研究目標集中于大腦中的海馬齒狀回,這里控制著記憶和學習功能的形成,也是顆粒細胞下層的發源地,神經干細胞在這里分化成顆粒細胞。在齒狀回區域,神經干細胞不斷產生前體細胞,最終分化成神經元。
 
Prox1是一種轉錄因子。早期的研究提出,在齒狀回生長過程中Prox1基因被表達,它在某些癌癥中也起一定作用。最新研究詳細解釋了Prox1基因在腦區中的功能,就像一個基因開關。
 
在成熟哺乳動物的大腦齒狀回中,神經干細胞從具有無限潛能的原初母細胞,經過中間代初級細胞,變成更特化的顆粒細胞,在此階段,Prox1活性很強,它由中間代初級細胞產生。但缺乏Prox1會導致中間代初級細胞死亡,沒有這些中間代初級細胞,新的顆粒細胞也無法產生。
 
實驗中,研究人員在老鼠生長的不同階段去除Prox1,齒狀回就不能正常發育。關閉Prox1基因的表達,中間代初級細胞就消失了,成體神經干細胞繼續分化成顆粒細胞,直到耗盡所有干細胞。而在神經干細胞中打開Prox1基因,干細胞由于提前分化,也會出現相似的耗竭。
 
在齒狀回發育和神經形成過程中,有了Prox1基因,中間代初級細胞才能繼續分化成顆粒細胞。論文第一作者、奧立弗實驗室的博士后阿方索·拉瓦多說,中間代初級細胞中失去Prox1,它們的母細胞——神經干細胞也會消失。子細胞的存在對于母細胞的維持也是必須的,這一定程度上顯示了Prox1和干細胞停止分化的信號反饋機制之間存在密切聯系。
 
研究人員仍然在探索涉及的信號路徑,論文作者圣猶達遺傳學部的吉列爾莫·奧立弗博士說,Prox1的微小突變就可能引起與記憶和學習有關的問題。越多掌握大腦中信號路徑的形成,就越有把握控制這一系統,從而促進或抑制分化程序。

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