自闭症基因大量存在于跟学习有关的 DNA 区域

相思等君摇

自闭症基因大量存在于跟学习有关的 DNA 区域

来源：生物360

一项新研究表明，让大脑得以存储新记忆的过程可能同样控制着很多自闭症基因。


研究人员发现，疑似引起自闭症的基因在某个基因组区域的分布比预期值高出三倍多，而该区域会在小鼠学会一项新任务技能后变得活跃。这种存在于学习、记忆和自闭症之间的联系或能解释，为什么很多自闭症儿童存在智力障碍。


“我们在试图了解学习和自闭症谱系障碍（ASD）之间的重叠，”这项研究的首席研究员、华盛顿州立大学斯波坎分校（WSU Spokane）的生物医药科学助理教授露西亚·佩肖托（Lucia Peixoto）说道。研究结果 发表 在 1 月 16 日出版的《科学·信号》（Science Signaling）杂志之上。


爱荷华大学（UI）爱荷华神经科学研究所（Iowa Neuroscience Institute）的所长泰德·阿贝尔（Ted Abel）表示，科学家可以利用这一信息梳理来自全基因组序列的数据，从而找出跟自闭症有关的变体（佩肖托正是在阿贝尔的实验室担任博士后研究员时开始这项研究的）。


遗传学家面临的一个挑战是，搞清楚在基因之外发现的单个 DNA 碱基中，哪些单核苷酸多态性（简称 SNP）是有意义的。新的研究发现可以简化这种分析：阿贝尔说，研究人员应该聚焦于那些对脑功能至关重要的区域中的变体，而不是考察整个基因组。


“（自闭症）的出现是在在大脑发育过程中，在大脑正在被使用的时候，在人们经历、体验的过程中，”阿贝尔说，“所以，考察与生活经历相关的变化在基因中的表达才是真正的关键。”


此外，这项研究还凸显了不属于基因的 SNP 的重要性。


“在很大程度上，非编码区的 SNP 遭到了忽略和忽视。”华盛顿特区乔治华盛顿大学（GWU）的生物化学和分子医学教授瓦莱丽·胡（Valerie Hu）说道，她没有参与上述研究。


瓦莱丽表示，科学家可以利用相同的方法来观察特定基因组区域是否会在其他类型的生活经历（如社会接触）发生之后被调动起来。


在这项新研究中，研究人员首先让小鼠学到，其所处围场的某个角落会经常性地电击它们的脚。然后，研究人员单独对小鼠的海马体进行分析，这是建立长期记忆所必需的一个脑区。


他们使用了一种方法，可以只对松散缠绕在组蛋白上的 DNA 进行测序。收紧这种缠绕就可以通过阻断表达基因的机制来关闭基因；松开缠绕则可以打开基因表达的通道。


接着，研究人员设计了一种算法，它识别出了 2,000 多个基因组区域，这些区域在小鼠完成学习任务后松开了缠绕。研究人员发现，这些区域跟在小鼠完成任务后改变表达水平的基因存在重叠。


在这个开放的区域，跟自闭症有关的基因也存在过度表达的现象，它们在那些区域的分布比预期值高出了两倍多。


数据还表明，大脑对学习的反应是把不同版本的特定蛋白拼接在一起：开放区域通常对应于基因编码区之间的区域，而我们已经知道它们控制着蛋白的拼接。


在这些区域中，有一个位于自闭症基因 SHANK3 之内。研究人员发现，在小鼠学会一项任务技能后，其细胞开始从合成全长版本的 SHANK3 蛋白转向合成较短的版本。他们还发现，SHANK3 中一个与该区域重叠的变体跟自闭症存在统计上的关联。


然而，这种关联只在白色人种中具有统计上的显著性。而且，康涅狄格大学（UConn）的遗传学和基因组科学助理教授贾斯汀·科特尼（Justin Cotney）表示，小鼠大脑中具有开放构象的区域跟人类基因组中的区域可能并不匹配。


佩肖托打算对自闭症患者的全基因组序列进行考察，以找到存在于跟学习有关区域的其他变体。


原文检索：
Learning-dependent chromatin remodeling highlights noncoding regulatory regions linked to autism