子科生物報道：科學家在果蠅身上發(fā)現(xiàn)了一種新的基因程序，可以控制神經(jīng)元的發(fā)育并保護它們免受退化。這個程序中的基因在數(shù)億年的進化過程中幾乎沒有改變，并以類似的“同源”形式存在于哺乳動物中，包括人類。初步結果表明，這些同源物可能在人類身上執(zhí)行類似的任務。

這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《神經(jīng)元》雜志上的文章《Axon morphogenesis and maintenance require an evolutionary conserved safeguard function of Wnk kinases antagonizing Sarm and Axed》中。這些新的認識為神經(jīng)退行性疾病的新療法的發(fā)展提供了一個起點。

雖然人類的大腦比果蠅的更大更復雜，但這兩種生物在分子上有相似之處。目前的研究還發(fā)現(xiàn)了另一個問題。

波恩大學生命與醫(yī)學科學研究所洪堡教授Dietmar Schmucker博士是這項研究的共同通訊作者，他說:“我們專門關閉了單個基因，并觀察了神經(jīng)元是如何變化的?！薄霸诖似陂g，我們發(fā)現(xiàn)了一種名為WNK的基因，它發(fā)揮著令人難以置信的雙重作用?！?/p>

Schmucker和他的團隊通過研究動物模型，如果蠅(Drosophila melanogaster)和西方爪蛙熱帶爪蟾(Xenopus tropicalis)，來研究大腦多樣性和復雜性的遺傳機制。

Azadeh Izadifar博士是Schmucker團隊的博士后學生，也是本次研究的主要作者，他在本次研究中有一個重要發(fā)現(xiàn)，即WNK對于神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中連接神經(jīng)元是必要的。軸突是類似電纜的神經(jīng)元延伸，通過與其他神經(jīng)元形成許多突觸來傳遞電信號。Izadifar說:“如果沒有WNK蛋白，功能軸突分支基本上就沒有了?！?/p>

在成年動物中，WNK保護現(xiàn)有的軸突。如果在成人中關閉，則在發(fā)育階段已經(jīng)形成的軸突分支退化。

Schmucker說:“這兩種功能可能是一枚硬幣的兩面?！盬NK似乎是調(diào)控網(wǎng)絡的一部分，在發(fā)育過程中控制軸突分支的形成和成人神經(jīng)連接的退化。

WNK編碼一種激酶——一種向其他蛋白質添加磷酸基以改變其命運或功能的酶。WNK調(diào)節(jié)和支持一種叫做Nmnat的神經(jīng)保護因子。WNK還抑制至少另外兩種軸突不穩(wěn)定蛋白，即Sarm和Axed，這兩種蛋白在軸突的主動神經(jīng)變性中發(fā)揮重要作用。研究人員發(fā)現(xiàn)，過度表達Sarm或Axed會導致軸突分支缺陷，而這種缺陷可通過增加WNK或Nmnat的水平而被阻斷。

這些結果為理解神經(jīng)退行性疾病在人類中如何發(fā)生以及如何治療提供了新的動力。

紐約哥倫比亞大學frank Polleux博士領導的研究小組合作進行的實驗表明，與果蠅一樣，WNK激酶也存在于哺乳動物中，它們似乎對保護神經(jīng)元也至關重要。研究小組發(fā)現(xiàn)，WNK激酶對小鼠大腦皮質中稱為錐體神經(jīng)元的軸突分支的形成非常重要，它們的缺失導致了軸突的退化。

Schmucker說:“我們也知道，人類的某些WNK突變會導致神經(jīng)損傷，稱為外周神經(jīng)病變，并伴有手臂和腿部的進行性感覺障礙?！?/p>

Schmucker希望WNK激酶可以用于治療神經(jīng)退行性疾病。例如，它的藥物過度激活可能會增加它保護神經(jīng)元的能力。

該研究由比利時佛蘭德斯研究基金會、法國醫(yī)學研究基金會(FRM)、歐盟作為ERC啟動基金的一部分資助，以及洪堡基金會、羅杰·德·斯波爾伯赫基金會和湯普森家族基金會倡議。波恩大學、魯汶大學、Université德里昂大學、紐約哥倫比亞大學和東京大學的科學家合作進行了這項研究。