深圳子科生物報道：根據(jù)西奈山醫(yī)學院的神經科學家3月13日發(fā)表在Nature雜志上的研究，腦化學物5-羥色胺（serotonin），這種以在大腦神經元之間傳遞信號而聞名的神經遞質，居然也可以以意想不到的方式調節(jié)神經元內基因表達。這一發(fā)現(xiàn)可能有助于科學家更好地了解各種大腦疾病，包括情緒障礙、藥物濫用/成癮和神經退行性疾病。

“我們的研究結果與當前的認識有著顯著的不同，這一認識主要是基于這樣一個前提：神經遞質，如5-羥色胺和多巴胺，只通過激活大腦中的膜受體來調節(jié)腦細胞的活動。”西奈山伊坎醫(yī)學院神經科學和藥理學助理教授，論文通訊作者Ian Maze博士說。“我們發(fā)現(xiàn)這些腦化學物質的行為獨立于神經傳遞，但對它們的整體信號至關重要，這表明我們目前對這些分子的理解是不完整的，需要進一步研究?！?

這項研究圍繞著DNA及其如何形成每個人的個體生物學圖譜展開。身體中的每一個細胞都含有兩米長的DNA，這是身體中所有細胞所有功能的設計圖。DNA纏繞在組蛋白（將DNA包裹在細胞核中的蛋白質，并極易發(fā)生化學修飾，有助于調控基因表達）上，形成稱為核小體的結構。當編碼特定基因的DNA緊緊纏繞在組蛋白上時，該基因不太可能被表達。當基因沒有那么緊密的纏繞時，它更有可能被表達。這會影響特定細胞的許多功能。

5-羥色胺是一種能在大腦神經元之間傳遞信號的化學物質，參與情緒的調節(jié)。選擇性5-羥色胺再吸收抑制劑SSRIs，改變大腦中5-羥色胺的含量，會改變情緒。當神經元釋放少量的5-羥色胺時，所產生的信號會在大腦不同部位之間建立起一種連鎖反應。

研究小組發(fā)現(xiàn)，一種叫做組織轉谷氨酰胺酶2的蛋白質可以直接將5-羥色胺分子附著到組蛋白上（叫做組蛋白5-羥色胺化），而這一過程會松開DNA與組蛋白的結合，使基因表達更加強勁。具體來說，他們發(fā)現(xiàn)在嚙齒動物大腦和人類神經元的發(fā)育過程中，5-羥色胺釋放的組蛋白附近的基因更有可能被表達。實驗還表明，一個特定的結合復合體可以實現(xiàn)這個過程。

“偶然發(fā)現(xiàn)5-羥色胺可以通過化學方式與細胞核內的組蛋白結合來調節(jié)基因表達，這引發(fā)了許多令人興奮的問題，其中大部分問題尚未得到解答，”Maze博士說?！半m然這一新發(fā)現(xiàn)提出了一系列需要通過更多研究來回答的新問題，但很明顯，這項工作將從根本上改變該領域解釋5-羥色胺生物活性的方式，可能還有其他單胺類，這些現(xiàn)象可能為我們對人類疾病的理解有重大貢獻，并為治療提供新的目標?！?

要回答的一些令人興奮的問題包括：5-羥色胺的基因表達調控，除了5-羥色胺的神經傳遞，是否也在情緒調節(jié)中起到作用？這一新知識是否可以用來開發(fā)更好的藥物來治療抑郁癥或其他情緒障礙？它的其它方式會如何影響大腦？一種相關的神經遞質，如多巴胺，在物質使用障礙（使用精神活性物質導致的任何精神障礙）中有重要作用，是否也能與組蛋白結合來調節(jié)大腦中的基因表達？

這些問題以及許多其他與組蛋白和非組蛋白在大腦中5-羥色胺化（更廣泛地說，蛋白質單胺化，化學附著的附加單胺類神經遞質，如多巴胺、組胺等）后的功能問題，目前正在Maze博士的實驗室以及該項目的合作者的實驗室中進行研究。這項研究正在逐漸揭示這些新的化學“標記”在大腦正常發(fā)育調節(jié)中以及與精神疾病相關的病理性沉淀中的多樣性和關鍵性。

來自普林斯頓大學、清華大學、賓夕法尼亞大學、索爾克生物科學研究所、洛克菲勒大學和馬克斯·德爾布呂克分子醫(yī)學中心的研究人員對這項研究做出了貢獻。

原文檢索：Modification of histone proteins by serotonin in the nucleus