誠實的亞伯拉罕是否神經脆弱?

導致蠕蟲神經細胞破碎的突變基因可能揭示一種罕見的神經退行性疾病,已知該疾病在林肯總統的家族中遺傳

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亞伯拉罕·林肯的一些同時代人描述這位美國第16任總統表現出笨拙的舉止和笨拙的步態。大約一年前,明尼蘇達大學的研究人員宣佈,在一個林肯後裔的家族中,發現了一種罕見的神經退行性疾病——脊髓小腦性共濟失調 5 型 (SCA5) 的基因,該疾病可在兒童早期至老年期間發病,影響言語、書寫和/或運動。科學家表示,總統本人有四分之一的機率患上這種疾病,該疾病影響約 0.005% 的人,並且源於一種基因突變,該突變產生一種名為 β-spectrin 的蛋白質。

現在,猶他大學的研究人員正在研究突變的線蟲,這些線蟲由於無法表達 β-spectrin 而導致神經真正斷裂,這可能解釋了在林肯後代中觀察到的協調缺陷。該研究小組在 1 月 29 日出版的《細胞生物學雜誌》上報告了他們的發現。

研究人員研究了突變線蟲的胚胎、新生兒和一日齡幼蟲,以觀察 β-spectrin 缺乏對神經細胞的影響。研究小組使用水母基因照亮蠕蟲的神經元,發現胚胎線蟲的神經細胞幾乎沒有或根本沒有斷裂。然而,剛孵化的線蟲顯示出 26% 的斷裂,而一日齡幼蟲的神經細胞損傷達到了 60%。


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這些斷裂都發生在神經元的軸突上,軸突是細胞用來向鄰近細胞傳送電脈衝的細纖維。當細胞生長時,細胞體伸出一個長長的、線狀的延伸物,稱為生長錐,它拖動軸突(以及細胞體)在其後,因為它在尋找目標連線點或突觸,在那裡它可以與其他細胞交流。“這有點像那種鋪設電纜的卡車,電纜連接回細胞體,”研究合著者、生物學博士後學生馬克·哈馬隆德說。研究人員觀察到軸突的分支以及異常的新生長錐——表明神經細胞試圖自我修復。這表明 β-spectrin 不是健康神經細胞發育的一部分,而是在維持它們方面發揮作用。

在另一種線蟲品系中,作者刪除了 β-spectrin 基因(稱為 unc-70)以及兩個控制肌肉收縮的基因。後者的缺失導致這個線蟲家族癱瘓。有趣的是,儘管沒有發現 β-spectrin,但這些久坐不動的動物的軸突沒有受到損傷。作者清楚地得出結論,該蛋白質的作用一定是在運動過程中防止軸突斷裂。

“這些動物不斷運動——游來游去,吃東西,”哈馬隆德說。“就像你動或我動一樣——每次你移動你的手臂或腿時,你的神經元都必須伸展才能跟上。當這些動物移動時,它們的神經元無法伸展,而是會斷裂。”

研究人員提出,類似的神經斷裂可能是 SCA5 背後的原因——這意味著這種脆弱性可能困擾著林肯。

明尼蘇達大學的人類遺傳學家、發現 SCA5 基因的研究的高階研究員勞拉·魯努姆表示,沒有證據表明目前的發現與這種神經退行性疾病有關。“在蠕蟲模型中,它們缺少 β-spectrin,而在人類中,存在多種型別的 β-spectrin——我們並沒有缺少任何 spectrin,但蛋白質的序列發生了變化,”魯努姆說。“任何與林肯疲憊神經的聯絡,首先是從蠕蟲到人類,然後回到總統身上,都真正缺少很多步驟。”

哈馬隆德同意,蠕蟲 spectrin 突變與人類 SCA5 之間的聯絡充其量只是一種可能性,但他說,考慮到 SCA5 的特徵是手臂和腿部的神經系統疾病,這似乎是合理的。“這只是一個想法,”他堅持說。“這需要未來的實驗來證實。”

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