快捷搜索:  美女    名称  交警  美食

【朝阳区同志】大脑里的蛋白,和艾滋病病毒是“亲属”

你大脑里的蛋白,竟和艾滋病病毒是“亲属”

  当杰森·谢泼德(Jason Shepherd)第一次在显微镜下看到这个结构时,他觉得那看上去像一堆病毒。可问题是,他研讨的底子不是病毒。

  犹他大学的谢泼德正在研讨一种叫做Arc的基因,这是他多年来的研讨方向,这些基因在神经元中活泼表达,在脑中发挥重要作用。短少Arc的老鼠无法经过学习构成新的长时间回忆,例如,它们前一天在迷宫中找到奶酪的道路,第二天就会忘得一尘不染。“他们好像不能呼应、适应环境的改动,”Shepherd说,“Arc是将体验到的信息转化为大脑改动的要害。”

  虽然Arc基因很重要,但它确并不易于研讨。一般,科学家们经过比较具有类似特色的类似基因,来了解基因的功用。可是Arc自成一派。其它的哺乳动物也有自己版别的Arc,鸟类、匍匐类、两栖类动物也相同。可是关于每一种动物,Arc看上去都是绝无仅有的,没有和它相像的其他基因。而当谢泼德的研讨小组别离出这个基因发作的蛋白,并用高倍显微镜调查之后,他理解了原因。

  他看见这些Arc蛋白聚合成了空心的球形壳,这与病毒谜之相像。“当咱们看着它们时,咱们在想,这些是什么东西?”谢泼德说。这些球壳让他想起了教科书上的HIV相片。当他向HIV专家展现拍到的图片时,HIV专家们证明了他的置疑。老实说,这真是个巨大的惊喜。“居然有一个大脑基因制作出长得像病毒相同的东西!”谢泼德说。

  陈旧基因原来是病毒的表亲

  这并不仅仅偶然。研讨提醒了Arc源自一组陈旧的基因:gypsy反转录转座子(gypsy retrotransposons)。gypsy在各种动物的基因组中存在,它们会复制自己的副本,然后将副本刺进到基因组中的别处去。某个时间,单个基因取得了将自己包裹在另一层糖蛋白和脂膜里、彻底脱离宿主细胞的才能。这就是反转录病毒的来源,HIV也是反转录病毒宗族的一员。

所以,Arc基因就像是这些病毒进化生物学上的表亲,这解说了它们为何发作类似的壳。精确地说,Arc和反转录病毒用来缔造蛋白外壳的病毒基因gag严密相关。其他科学家也留意过这种类似性。2006年,一个研讨组在人类基因中查找类似gag的基因时,就把Arc列为了候选之一。他们没再跟进,而“作为神经科学家,咱们从没看过基因组学的论文,所以咱们直到好久之后才发现了它”,谢泼德说。

  类似性还不仅于此。当基因被激活后,编码在DNA中的指令首要会被转录到RNA分子中。谢泼德的搭档埃莉萨·帕斯图森(Elissa Pastuzyn)发现Arc外壳能够将RNA包裹其间,从一个神经细胞转移到另一个细胞。这基本上就是反转录病毒做的工作了——它们在细胞间络绎时,用蛋白外壳维护和运送自己的RNA。

  所以说,咱们的神经细胞用一种类似病毒的基因,以一种类似于病毒的方法在细胞间传递遗传信息,而咱们至今才知道这一点。“神经元究竟为什么要做这些呢?”谢泼德说,“咱们还不知道答案。”一个斗胆的猜测是,神经细胞用Arc和它运送的RNA互相影响,一个细胞能够用Arc来运送RNA使得周围的另一个细胞改动被激活的基因。这又“和病毒做得十分类似——改动细胞的状况来制作病毒自己的基因。”谢泼德说。

  回忆是一种病毒吗?

  “咱们比一开始时有更多问题,”他说,“运送的RNA是什么?带着的是什么信息?当Arc被神经元开释后,它能走多远?”或许更重要的是,这些怎么影响大脑?假如研讨组不让神经元开释Arc,将怎么影响该动物学习和构成新回忆的才能?“我知道人们在想什么:回忆莫非是一种病毒吗?”谢泼德笑着说。

  更为独特的是,其他动物好像独登时演化出了自己的Arc。果蝇有Arc基因,谢泼德的搭档塞德里克·费绍特(Cedric Feschotte)发现它们的Arc和咱们的源自同一组gypsy反转录转座子,可是果蝇和脊椎动物是分别在相隔数百万年的两次事情中,独立演化出了两个基因。但是,两次事情发作的基因类似,它们干着类似的活:另一个研讨组提醒了果蝇版别的Arc同样在神经元间用病毒般的壳运送RNA。“想到这样一个事情能够发作两次,真是令人激动。”阿德莱德大学的阿特马·伊万切维奇(Atma Ivancevic)说。

  这次发现也有其医学含义。许多脑疾病触及了Arc,例如阿尔兹海默症(引起发呆)、精神分裂症(引起错觉)、脆性X染色体综合征(引起自闭症)。变老随同的心智才能下降或许也与其有关。谢泼德称年青小鼠发作更多Arc蛋白,而晚年小鼠则出产较少。假如人为进步晚年小鼠脑部视觉中心的Arc蛋白水平,能够使它们对新体验的反响像年青小鼠相同。

  “这可能仅仅冰山一角。”福瑞德哈金森肿瘤研讨中心的哈米特·马利克(Harmit Malik)说。短少Arc基因的动物,比方鱼类,彻底有可能“使用彻底不同的驯化版gag蛋白来到达相同的意图。”确实,人类基因组里有超越100个源自gag的基因,它们都在做什么呢?

  这仍是更大趋势的一部分:科学家们在近年来发现了多个动物使用病毒相关的基因来取得演化优势的比如。gag运送遗传信息,因而对细胞间通讯体系是完美的基础设施。病毒还用另一个基因env来与宿主细胞融合而且逃脱免疫体系。这些性质对胎盘也至关重要。胎盘是部分哺乳动物用来将母亲和胎儿的安排结合起来的器官。适当断定的是,对胎盘不可或缺的syncytin基因,实际上来源于env。看来,咱们身体的许多当地都和病毒有着适当亲近的联系。

您可能还会对下面的文章感兴趣: