索爾克研究所(Salk Institute)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了大腦發(fā)育與一種與乳腺癌和卵巢癌相關(guān)的基因突變之間驚人的關(guān)鍵聯(lián)系的細(xì)節(jié)。除了更好地理解一小部分易患乳腺癌的人的神經(jīng)損傷外，這項(xiàng)新研究還有助于更好地理解大腦的進(jìn)化。

這項(xiàng)研究發(fā)表在本月的《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。研究顯示，BRCA1基因在小鼠大腦的健康發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，它可能為一些從基因上容易患乳腺癌的女性出現(xiàn)大腦癲癇的原因提供了線索。

以前，人們會(huì)將BRCA1突變或缺失與乳腺癌和卵巢癌聯(lián)系在一起，”索爾克遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室教授、美國(guó)癌癥學(xué)會(huì)分子生物學(xué)教授因德·維爾馬(Inder Verma)說(shuō)。“我們的論文超越了這種聯(lián)系，來(lái)解釋BRCA1在大腦中的保護(hù)機(jī)制。”

10年前，索爾克研究所(Salk Institute)的三家實(shí)驗(yàn)室在一個(gè)飲水機(jī)旁的研究人員交談中開(kāi)始了合作。研究小組發(fā)現(xiàn)，消除神經(jīng)干細(xì)胞中的BRCA1基因具有深遠(yuǎn)的影響:大腦的大片區(qū)域完全缺失了;大腦皮層通常有六層，但只發(fā)育了兩個(gè)非?；镜膶?小腦通常由許多褶皺和折痕組成，幾乎完全光滑;處理氣味信息的嗅球組織嚴(yán)重紊亂，發(fā)育不良。神經(jīng)元在形成后不久就迅速死亡，而那些存活下來(lái)的往往是有缺陷的。在小鼠模型中，這導(dǎo)致了平衡、運(yùn)動(dòng)技能等核心功能的干擾。

BRCA1缺失究竟是如何導(dǎo)致這種神經(jīng)災(zāi)難的呢?在之前的一篇論文中，研究小組發(fā)現(xiàn)，如果沒(méi)有BRCA1基因編碼的蛋白質(zhì)，DNA就無(wú)法被正確包裝，變得脆弱，更有可能在DNA復(fù)制過(guò)程中斷裂。在這篇新論文中，研究人員揭示了更多關(guān)于這一機(jī)制的信息，表明如果沒(méi)有BRCA1的保護(hù)能力，DNA鏈上的斷裂就會(huì)變得不固定，促使分子ATM激酶激活一種名為p53的蛋白質(zhì)的細(xì)胞“自殺”途徑。這種途徑有助于阻止受損細(xì)胞的復(fù)制，在癌癥研究中非常重要。

“BRCA1的作用是賦予DNA穩(wěn)定性，防止DNA斷裂，”分子神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室索爾克研究所的研究員卡洛斯g佩雷斯-加西亞(Carlos G. Perez-Garcia)說(shuō)，“BRCA1對(duì)所有健康細(xì)胞都很重要。”

當(dāng)研究人員排除BRCA1和p53時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)這些神經(jīng)元生長(zhǎng)速度正常，但仍然紊亂，細(xì)胞指向了錯(cuò)誤的方向。

“在這種情況下，我們恢復(fù)了很多神經(jīng)元，但仍然有很多異常，比如細(xì)胞是橫向的，并指向錯(cuò)誤的方向，”杰拉爾德·鮑(Gerald Pao)說(shuō)。

這個(gè)觀察領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)建議BRCA1在協(xié)助神經(jīng)元定向額外作用:基因作用于著絲粒染色體dna基本上錨的武器基本在細(xì)胞復(fù)制來(lái)告訴哪個(gè)方向的新細(xì)胞生長(zhǎng),在發(fā)展中大腦的組織層提供指導(dǎo)。

“值得注意的是BRCA1對(duì)大腦有如此顯著的影響，尤其是對(duì)大腦的大小。這項(xiàng)工作使我們對(duì)如何保護(hù)神經(jīng)元有了更好的理解。因?yàn)锽RCA1似乎調(diào)節(jié)著著絲粒，研究這種基因?qū)椭茖W(xué)家了解哺乳動(dòng)物的大腦是如何隨著時(shí)間進(jìn)化的。

鮑康如補(bǔ)充說(shuō):“現(xiàn)在我們對(duì)為什么一些乳腺癌患者也會(huì)出現(xiàn)腦痙攣有了一個(gè)解釋。”這方面的知識(shí)可能有助于識(shí)別易于癲癇發(fā)作的乳腺癌易感患者，并提供適當(dāng)?shù)闹委煛?/p>

這項(xiàng)工作是Inder Verma實(shí)驗(yàn)室的研究人員、分子神經(jīng)生物學(xué)Vincent J. Coates主席Fred Gage、Salk 's Vi主席和年齡相關(guān)性神經(jīng)退行性疾病研究John Adler主席之間的合作。