來自賓夕法尼亞州立大學(xué)和杜克大學(xué)的科學(xué)家們確定了與損傷神經(jīng)細胞再生相關(guān)的一個基因。由賓夕法尼亞州立大學(xué)生物化學(xué)和分子生物學(xué)助理教授Melissa Rolls領(lǐng)導(dǎo)的這一研究小組發(fā)現(xiàn)一個單基因的突變可以完全關(guān)閉軸突切斷或損傷后自我再生的過程。軸突是神經(jīng)細胞負責(zé)向其他細胞傳送信號的部分。“我們希望這一發(fā)現(xiàn)將為與人類脊髓和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)的新研究打開大門，”Rolls說。這一研究在線發(fā)表在11月1日的《Cell Reports》雜志上。

Rolls解釋說理論上軸突可在動物的整個生命周期存活。為了能夠存活，神經(jīng)細胞需要具備復(fù)原能力，如果發(fā)生損傷或磨損和撕裂，一些可通過生長新軸突來修復(fù)損傷。Rolls和其他人的較早研究表明微管(運輸細胞基本構(gòu)件的細胞內(nèi)“高速”)有可能需要重建，是這種類型修復(fù)的一個重要步驟?！霸诤芏喾矫妫@一觀點是合理的：為了生長出神經(jīng)新的部分，原材料是必要的，且需要組織微管高速將新材料帶到生長位點，”Rolls說。Rolls研究小組因此開始研究微管重塑蛋白在損傷后軸突再生中的作用。尤其，研究小組成員將焦點放在了一組將微管切割成小片段的蛋白質(zhì)上。在這一組蛋白中，一種命名為spastin的蛋白質(zhì)是軸突再生的關(guān)鍵作用因子

Rolls 解釋說：“spastin蛋白在再生中起關(guān)鍵作用，這一事實是相當有趣的，因為在人類中它是由一種稱作SPG4疾病基因編碼。當這一基因的一個拷貝遭到破壞，受累個體會形成遺傳性痙攣性截癱(HSP)，隨著脊髓中的長運動軸突(long-motor axon)退化以進行性下肢無力和痙攣為特征。因此，確定spastin的一個新神經(jīng)元功能或許可以幫助我們了解這一疾病?！?/p>

為了研究spastin的作用，Rolls和她的研究小組選擇了果蠅作為她們的模式生物。Rolls 說：“在分子水平上，人類神經(jīng)細胞生長和再生相關(guān)的許多過程與果蠅是一樣的。并且像包括人類在內(nèi)的所有其他動物一樣，果蠅每個基因有兩個拷貝，因此每個基因的不同組合可以導(dǎo)致不同的可見的性狀?！毖芯啃〗M成員在實驗室養(yǎng)育了三組遺傳上不同的果蠅來觀察不同的spastin基因組合有可能是如何影響損傷后神經(jīng)細胞的行為的。第一組果蠅具有兩個正常的基因拷貝;第二組具有一個正常拷貝，一個突變拷貝;第三組具有兩個突變拷貝。隨后，在所有三組中，科學(xué)家們切斷了果蠅神經(jīng)細胞的軸突，觀察了再生過程。

Rolls 說：“在具有兩個正?；蚩截惖墓壷?，我們觀察到切斷的軸突自身巧妙地進行了再組裝。因為生命事件以及磨損和撕裂往往會引起損傷，如果果蠅要從神經(jīng)創(chuàng)傷中痊愈就應(yīng)當發(fā)生這一過程。然而，有趣的是，其他兩個組(具有兩個或甚至一個異常spastin基因的過程)根本沒有再生，表明在這里我們所經(jīng)歷的是一個顯性問題。”Rolls解釋說當一個疾病基因只一個拷貝遭受破壞時會發(fā)生顯性遺傳病。例如人類的亨廷頓氏病就是一種顯性疾病，因為從父母處分別遺傳了一個正?；蚝鸵粋€異?；虻娜巳詴?。與之相比，囊性纖維化是一種隱性疾?。褐辽倬哂幸粋€正?；蚩截惖娜烁静粫憩F(xiàn)疾病。

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)一個spastin基因受損只影響切斷后的軸突修復(fù)。這一基因似乎在軸突第一次組裝的發(fā)育階段不起作用。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)當基因影響果蠅軸突時，它們的樹突繼續(xù)發(fā)揮功能，正常自我修復(fù)。

Rolls 說：“我們現(xiàn)在知道spastin在軸突再生中起重要作用，并且這一基因是顯性的，我們朝著研究與神經(jīng)細胞損傷相關(guān)的人類疾病開辟了一條可能的途徑。事實上，我們下一步打算探究遺傳性痙攣性截癱(HSP)與軸突再生的關(guān)聯(lián)。”Rolls補充說編碼人類spastin 的SPG4基因是唯一與HSP相關(guān)的疾病基因，因此她和她的同事現(xiàn)在正在測試是否其他的疾病基因也在神經(jīng)細胞的再生中起作用。