DNA斷裂與大腦學(xué)習(xí)及老化相關(guān)

來源：生物谷作者：人氣：-發(fā)表時間：2015-06-09 08:57:00【大中小】

來自MIT的研究者們發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元活性可以快速大量激活一些早期反應(yīng)基因，從而促進大腦的學(xué)習(xí)和記憶。DNA雙鏈斷裂的形成，是一種生理活動，可以快速解除拓撲蛋白對早期反應(yīng)基因的抑制，從而在神經(jīng)元中表達這些早期反應(yīng)基因。這項研究結(jié)果，有助于研究人員們研發(fā)出新的方法，防治認知下降疾病，例如老年癡呆癥。此項研究于近日發(fā)表在Cell雜志上。

在此研究之前，研究人員們在小鼠老年癡呆模型上發(fā)現(xiàn)，甚至是在疾病的前期，海馬區(qū)的神經(jīng)元已經(jīng)有大量的DNA損傷，即DNA雙鏈斷裂。為了研究清楚，這些DNA雙鏈斷裂是如何和為什么發(fā)生的，哪些基因受其影響，研究人員們使用了神經(jīng)毒性物質(zhì)，這些物質(zhì)可以破壞DNA雙鏈，之后他們提取RNA并進行測序。他們發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)損傷后，有700個基因水平有所變化，其中絕大部分是呈下降趨勢，有12個基因為上升趨勢，包括Fos, Npas4和Egr1。接下來，研究人員發(fā)現(xiàn)，拓撲異構(gòu)酶IIβ介導(dǎo)了DNA雙鏈的斷裂，因為當(dāng)這個酶被抑制后，DNA雙鏈的斷裂和早期的反應(yīng)基因均有所下降。最后，利用計算機分析的方法，研究人員研究了早期反應(yīng)基因附近的基因序列，他們發(fā)現(xiàn)，這些基因序列富含一種序列模式，這些序列模式可以與CTCF蛋白結(jié)合。CTCF蛋白是DNA不同組件之間相互作用的障礙物。DNA雙鏈斷裂可以清除這個障礙物，從而使早期反應(yīng)基因表達。

在大腦學(xué)習(xí)及記憶過程中，細胞會有DNA雙鏈的斷裂，從而表達一些基因，為學(xué)習(xí)和記憶做準(zhǔn)備。在年輕的時候，我們的大腦會迅速地修復(fù)這些DNA損傷，并維持良好的系統(tǒng)功能。然而，當(dāng)年老時，DNA損傷修復(fù)緩慢時，認知力隨即有所下降。

接下來，研究人員們將進一步研究，隨著年齡的增長，DNA修復(fù)功能是如何下降的，是否有化合物可以提高DNA的修復(fù)功能。