Cell綜述:遺傳疾病mRNA靶標(biāo)位點(diǎn)
日期:2014-09-15 09:13:53
之后國(guó)內(nèi)的研究人員發(fā)現(xiàn)FMRP這種在大腦和睪丸中高度表達(dá),并且與大腦發(fā)育及突觸可塑性(synaptic plasticity)中起作用的FMR1基因表達(dá)蛋白與小鼠大腦和睪丸中一種細(xì)胞核mRNA輸出蛋白——NXF2相互作用。
研究人員指出,普遍表達(dá)的mRNA核輸出因子NXF1(與NXF2親緣關(guān)系密切)是體內(nèi)神經(jīng)元FMRP及NXF2的調(diào)控靶標(biāo):NXF2的表達(dá)會(huì)影響NXF1 mRNA的穩(wěn)定性,而這種作用可以通過(guò)FMRP的表達(dá)的減少得以逆轉(zhuǎn),這說(shuō)明FMRP和NXF2能共同調(diào)控NXF1mRNA的穩(wěn)定性。
脆性X綜合癥是世界范圍內(nèi)最常見(jiàn)的遺傳性智力缺陷之一,僅次于唐氏綜合癥,這種疾病是由脆性X智障蛋白(Fragile X mental retardation protein,FMRP)功能缺陷導(dǎo)致。
這種關(guān)鍵蛋白具有三個(gè)RNA結(jié)合區(qū)域,其突變也是在這些區(qū)域發(fā)生了變化,最新一期(9月12日)Cell雜志就以“FMRP mRNA Targets and Diseases”為題,匯總了40 個(gè)mRNA結(jié)合的FMRP靶標(biāo),并解析了哺乳動(dòng)物中與這種疾病有關(guān)的一些蛋白調(diào)控機(jī)制。
1991年,科學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)脆性X染色體綜合癥,這種遺傳性疾病是由一不尋常的突變導(dǎo)致的一系列疾病中的一種:這種突變主要表現(xiàn)為染色體上的三個(gè)堿基的異常重復(fù),稱(chēng)為triplet repeat或者trinucleotide repeat,在脆性X染色體綜合癥中X染色體上重復(fù)的堿基為CGG,胞嘧啶-鳥(niǎo)嘌呤-鳥(niǎo)嘌呤。這種重復(fù)序列越多,患者癥狀越重。重復(fù)序列少,患者無(wú)癥狀表現(xiàn),僅為攜帶者。
脆性X染色體綜合癥的發(fā)病癥狀為智力的遲緩發(fā)展,在男性中的發(fā)病比例比女性要大?;加写瞬〉暮⑼瘬碛幸幌盗忻黠@的特征:長(zhǎng)臉、兜下巴、招風(fēng)耳、突出的額頭。他們幼年時(shí)常表示出行為異常,有時(shí)過(guò)于活潑,容易激動(dòng)并且看起來(lái)有點(diǎn)呆。通常他們都有智力障礙,不過(guò)會(huì)因每個(gè)人的情況不同而程度不同。過(guò)了青春期之后他們的行為異常會(huì)有所好轉(zhuǎn),但是他們依然有智力障礙。
2006年,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)FMRP和mRNA之間存在一種新的相互反應(yīng),這種mRNA含有一種叫做“kissing complex”的三級(jí)RNA結(jié)構(gòu)。由于FMRP被認(rèn)為能夠調(diào)節(jié)大腦中的mRNA翻譯,因此解析這種結(jié)合作用具有重要意義,并且確定出這種調(diào)節(jié)的mRNA靶標(biāo)將是了解這種蛋白的缺失導(dǎo)致各式各樣的復(fù)雜的脆性X染色體綜合癥顯型的重大進(jìn)步。
FMRP具有三個(gè)RNA結(jié)合區(qū)域:兩個(gè)串連的KH型RNA結(jié)合區(qū)域和一個(gè)RGG box。在大多數(shù)脆性X病人中,FMRP的缺失是由于CGG重復(fù)序列的反常擴(kuò)增導(dǎo)致FMR1基因的沉默。研究人員首先篩選了RNA庫(kù)以確定出KH2區(qū)域識(shí)別的RNA結(jié)構(gòu)域。他們發(fā)現(xiàn)FMRP的KH2區(qū)域識(shí)別一種環(huán)-環(huán)“假結(jié)”(loop-loop pseudoknot)或稱(chēng)為“kissing complex”,并且這種識(shí)別能夠被異亮氨酸到天冬酰胺酸的突變破壞。研究還表明FMRP與翻譯機(jī)器的協(xié)作能夠被kissing complex RNA競(jìng)爭(zhēng)排擠:這一點(diǎn)非常重要,因?yàn)橄惹暗纳芯勘砻鞔嘈?/span>X病人細(xì)胞內(nèi)分布著發(fā)生變化的多核糖體。
此外,近期另外一組研究人員發(fā)現(xiàn)一個(gè)單核苷酸(DNA的基本構(gòu)建模塊)的改變可以引發(fā)脆性X綜合征:位于FMR1基因附近、啟動(dòng)DNA復(fù)制的某一位點(diǎn),在脆性X綜合征患者胚胎干細(xì)胞中是失活的。這種失活可改變FMR1基因在細(xì)胞分裂過(guò)程中的復(fù)制方式,這可能會(huì)引起一些問(wèn)題,導(dǎo)致DNA重復(fù)序列在基因內(nèi)擴(kuò)增。
有趣的是,靠近FMR1基因的DNA序列的一個(gè)特定變化——一個(gè)“單核苷酸多態(tài)性”或SNP,與一些前突變攜帶者的重復(fù)擴(kuò)增風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。這些研究人員發(fā)現(xiàn),這個(gè)SNP與脆性X綜合征患者胚胎干細(xì)胞中的不活躍復(fù)制原點(diǎn)重疊。
這些研究發(fā)現(xiàn)將有助于解析脆性X綜合征的病理機(jī)制,并促進(jìn)新型診斷和治療方法的研發(fā)。