生物谷報道：如果你彎曲膝或肘,，你肢體里的神經(jīng)受到拉伸,，但不會斷裂。一項猶他大學(xué)的研究揭示了為什么一種彈力蛋白基因可以維持神經(jīng)細(xì)胞的柔韌性,。當(dāng)很小的線蟲體內(nèi)的這種基因失去作用,，它們的神經(jīng)細(xì)胞會完全斷裂。這項發(fā)現(xiàn)可能為脊髓小腦性共濟失調(diào)5型（SCA5）的病因提供新的解釋,。這種發(fā)現(xiàn)于美國總統(tǒng)亞伯拉罕林肯家族,，自其曾祖父開始前后11代都有人患病的的疾病，過去被認(rèn)為與人類的基因版本有關(guān),。SCA5可能也曾經(jīng)折磨過林肯本人,。這項新的研究提示了這種情況發(fā)生的幾率。該研究結(jié)果發(fā)表于1月29日發(fā)表在細(xì)胞生物學(xué)雜志上,。
這是一項關(guān)于蠕蟲中編碼β-血影蛋白（beta spectrin）的unc-70基因的研究,。人類有4個β-血影蛋白基因，過去認(rèn)為其中一個發(fā)生變異就會引起SCA5,。SCA5是一種發(fā)生在10到68歲之間的神經(jīng)變性疾?。换颊叽竽X中控制運動的區(qū)域的神經(jīng)細(xì)胞受損,；做行走,、說話,、書寫和吞咽等動作時發(fā)生協(xié)調(diào)障礙；有些病人只能生活在輪椅上,。
過去,，有些研究人員認(rèn)為，突變使β-血影蛋白不能與神經(jīng)細(xì)胞上適當(dāng)位置的其它蛋白相結(jié)合,，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞不能正常地傳遞信息,，從而引起了這種疾病。但是,，生物學(xué)教授Erik Jorgensen說,，在蠕蟲上的研究提示，其真正的原因是有缺陷的β-血影蛋白引起神經(jīng)細(xì)胞斷裂,。Erik Jorgensen教授是這項研究的合作人,，他還是猶他大學(xué)腦研究所的實驗室主任和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的一員(Howard Hughes Medical Institute ，HHMI),。他還說,，雖然人類SCA5患者有變形的β-血影蛋白，但由于突變型蠕蟲缺乏β-血影蛋白,，所以還需要更多的研究來回答這方面的爭論,。
此外，研究人員還發(fā)現(xiàn),，其它神經(jīng)退行性疾病和由中風(fēng)或運動損傷引起的腦損傷也可能涉及突變的基因,。在神經(jīng)退行性疾病的晚期，神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生不可逆的消亡,，這可能是由這種彈性蛋白和神經(jīng)彈性的喪失引起的,。這意味著，保護神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的血影蛋白可能成為一種治療方法,，用來延緩一些神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展,。
背景知識
血影蛋白(spectrin)
又稱收縮蛋白，是紅細(xì)胞膜骨架的主要成份,但不是紅細(xì)胞膜蛋白的成份,約占膜提取蛋白的30%,。血影蛋白屬紅細(xì)胞的膜下蛋白,，這種蛋白是一種長的、可伸縮的纖維狀蛋白,長約100 nm,由兩條相似的亞基∶β亞基(相對分子質(zhì)量220kDa)和α亞基(相對分子質(zhì)量200kDa)構(gòu)成,。兩個亞基鏈呈現(xiàn)反向平行排列, 扭曲成麻花狀,，形成異二聚體, 兩個異二聚體頭-頭連接成200nm長的四聚體。5個或6個四聚體的尾端一起連接于短的肌動蛋白纖維并通過非共價鍵與外帶4.1蛋白結(jié)合,而帶4.1 蛋白又通過非共價鍵與跨膜蛋白帶3蛋白的細(xì)胞質(zhì)面結(jié)合, 形成“連接復(fù)合物”,。這些血影蛋白在整個細(xì)胞膜的細(xì)胞質(zhì)面下面形成可變形的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),以維持紅細(xì)胞的雙凹圓盤形狀,。
unc-70
UNCoordinated [Caenorhabditis elegans]
Other Aliases: K11C4.3
Other Designations: UNCoordinated family member (unc-70)
Chromosome: V
GeneID: 179077
脊髓小腦性共濟失調(diào)5型（SCA5）
#600224
SPINOCEREBELLAR ATAXIA 5; SCA5
Gene map locus 11q13
Ranum等(1994)發(fā)現(xiàn)了一個常染色體顯性遺傳脊髓小腦性共濟失調(diào)大家系，前后11代共170名個體中有56位患病,。該家系有2個大分支,，均為林肯總統(tǒng)曾祖父的子孫后代,。通過DNA微衛(wèi)星標(biāo)記的連鎖分析，將該疾病的基因定位于1lpl2～q12,。該組病例為母系遺傳,，發(fā)病年齡從10～68歲，共濟失調(diào)臨床表現(xiàn)較輕,，一般不危及生命,。可歸于ADCAⅢ型,。
美國霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所(HHMI)簡介
美國霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所(Howard Hughes Medical Institute,， HHMI) 是美國最大的私人生物醫(yī)學(xué)研究資助機構(gòu)，2000年其基金約有約有130億美元之巨,。休斯研究所的研究幾乎涵蓋了生物學(xué)領(lǐng)域的各個前沿方向,，包括細(xì)胞生物學(xué)，計算生物學(xué)/生物信息學(xué),，遺傳學(xué),，免疫學(xué)，神經(jīng)生物學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)等,。休斯研究所選擇其研究員非常嚴(yán)格,，一旦獲選，可受每年50到100萬美元,，持續(xù)5-7年高強度的資助,，并依據(jù)研究員的表現(xiàn)決定是否在期滿后繼續(xù)予以資助。與其它資助計劃不同的是,，休斯資助“人”而非“課題”,，這意味著受資助者可自由選擇自己熱愛的科研課題。他們堅信只有給優(yōu)秀的科學(xué)家提供豐富的資源和靈活性,，讓他們自由追隨自己的興趣去研究，才能最大程度上使科學(xué)受益,。成為休斯研究所的研究員,，不但是學(xué)術(shù)上的極高榮譽，還可獲得很高金額的科研資助,。休斯研究所的研究員不斷取得重要發(fā)現(xiàn)及獲得各項卓有聲譽的獎勵和榮譽稱號,，美國科學(xué)院多位院士和諾貝爾獎得主都是或曾是休斯研究所研究員。2003年當(dāng)選美國科學(xué)院醫(yī)學(xué)部院士的65人中,，6人是休斯研究所研究員,；2002年諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎得主H. Robert Horvitz，2003年諾貝爾化學(xué)獎得主Roderick MacKinnon都是現(xiàn)任的休斯所成員,。
原文出處：
Axons break in animals lacking ß-spectrin
Marc Hammarlund, Erik M. Jorgensen, and Michael J. Bastiani
J. Cell Biol. 2007 176: 269-275. Published Jan 29 2007, 10.1083/jcb.200611117. [Abstract] [Full Text] [PDF]
作者簡介：
Michael Bastiani
B.S. University of California, San Diego
Ph.D. University of California, Davis
Research
Neuronal regeneration after axotomy has been studied in humans and other vertebrate model systems for over 100 years and yet we still do not have a comprehensive molecular model nor an effective treatment to induce regeneration. Surprisingly, the powerful genetic model systems used so successfully to study body pattern formation, programmed cell death, neural development and many other important biological problems have not been used to study neuronal regeneration. This was obviously not an oversight by scientists. Rather, it has been difficult to devise a robust screening assay for neural regeneration in either D. melanogaster or C. elegans. Recently, Hammarlund, Jorgensen, and myself made an observation that now makes it possible to screen for genes required for regeneration in C. elegans. We discovered that embryonic neurons lacking b-spectrin develop normally (normal growth cone motility, pathfinding, and target recognition), but after hatching undergo movement-induced axotomy followed by regeneration. This is a robust phenotype,with most commissural axons in each animal breaking and regenerating before the animal reaches adulthood. There is a progressive failure of regeneration as each cycle of axotomy and regeneration takes place so that the adult displays a severely abnormal nervous system. This well-characterized regeneration phenotype in C. elegans mimics the phenotype of mammalian neurons in response to axotomy. We are using RNAi knockdown to assay the function of every gene in the worm genome in the process of neuronal regeneration.
References
1. Strigini M, Cantera R, Morin X, Dunlop J, Bastiani MJ, Bate M, Karagogeos D (2006) The IgLON protein Lachesin is required for the blood-brain barrier in Drosophila. Molecular and Cellular Neuroscience. May 6 (available online) In Press
2. Sanchez D, López-Arias B, Torroja L, Canal I, Wang X, Bastiani MJ, Ganfornina MD (2006) Glial Lazarillo, a homolog of Apolipoprotein D in flies, confers protection in situations of oxidative stress. Current Biology 16(7)680-686
3. Hammarlund M, Jorgensen EM, Bastiani MJ (2006) Neurons that lack beta-spectrin break and degenerate. Submitted
4. Schuske K, Bastiani MJ, Joshi D, Chessa T, Divecha N, Weinkove D (2006) Overexpression of the type I PIP kinase in neurons causes progressive neuron overgrowth and degeneration in C. elegans. In Preparation
