5-羥色胺可以調(diào)節(jié)神經(jīng)元內(nèi)的基因表達(dá)

根據(jù)西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家進(jìn)行的一項研究，腦化學(xué)血清素是一種神經(jīng)遞質(zhì)，長期以其在大腦神經(jīng)元之間傳遞信號的作用而聞名，也可以以意想不到的方式調(diào)節(jié)神經(jīng)元內(nèi)基因的表達(dá)。 3月13日發(fā)表在“自然”雜志上。這一發(fā)現(xiàn)可能有助于科學(xué)家更好地了解各種腦部疾病，包括情緒障礙，藥物濫用/成癮和神經(jīng)退行性疾病。

“我們的研究結(jié)果與目前的教條形成了巨大的差異，這一教條主要是基于神經(jīng)遞質(zhì)如血清素和多巴胺僅通過激活大腦中的膜受體來調(diào)節(jié)腦細(xì)胞活動，”Ian Maze博士，助理說。西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)和藥理學(xué)教授，該論文的高級作者。“我們發(fā)現(xiàn)這些腦化學(xué)物質(zhì)的作用不依賴于神經(jīng)傳遞，但對其整體信號傳導(dǎo)至關(guān)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(jìn)一步研究。”

該研究圍繞DNA及其如何形成每個人的個體生物地圖。身體中的每個細(xì)胞都含有兩米長的DNA，是體內(nèi)所有細(xì)胞所有功能的藍(lán)圖。這種DNA被纏繞在組蛋白的線軸上(蛋白質(zhì)將細(xì)胞核中的DNA包裝起來，并且很容易進(jìn)行有助于調(diào)節(jié)基因表達(dá)的化學(xué)修飾)到被稱為核小體的結(jié)構(gòu)中。當(dāng)編碼特定基因的DNA緊密纏繞在線軸內(nèi)時，該基因不太可能表達(dá)。當(dāng)基因沒有緊密纏繞時，更可能表達(dá)。這可能會影響給定單元格的許多功能。

5-羥色胺是一種可以在大腦神經(jīng)元之間傳遞信號的化學(xué)物質(zhì)，參與調(diào)節(jié)情緒。選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑，稱為SSRIs，可改變大腦中血清素的含量，從而改變情緒。當(dāng)從神經(jīng)元釋放小包血清素時，產(chǎn)生的信號建立了大腦不同部分之間通信的連鎖反應(yīng)。

該研究小組發(fā)現(xiàn)，一種名為組織轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶2的蛋白質(zhì)可以直接將血清素分子附著到組蛋白上(這一過程稱為組蛋白血清素化)，這反過來松開了線軸，使基因表達(dá)更加強大。具體而言，他們發(fā)現(xiàn)在發(fā)育嚙齒動物的大腦和人類神經(jīng)元時，血清素松散的部分線軸附近的基因更容易被表達(dá)。他們還表明，特定的結(jié)合復(fù)合物可以實現(xiàn)這一過程。

“偶然發(fā)現(xiàn)血清素可以化學(xué)附著在細(xì)胞核中的組蛋白上以調(diào)節(jié)基因表達(dá)，這引發(fā)了許多激動人心的問題，其中大部分問題尚未得到解答，”Maze博士說。“雖然這一新發(fā)現(xiàn)引發(fā)了一系列需要通過更多研究來回答的新問題，但很明顯，這項工作有望從根本上改變該領(lǐng)域解釋血清素和其他單胺的生物活性的方式。 ，這些現(xiàn)象可能對我們對人類疾病的理解做出重大貢獻(xiàn)，并為治療治療的新目標(biāo)提供信息。“

一些令人興奮的問題包括：除了5-羥色胺神經(jīng)傳遞外，血清素對基因表達(dá)的調(diào)節(jié)是否也在情緒調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用?這些新知識是否可用于開發(fā)更好的藥物來治療抑郁癥或其他情緒障礙?它怎么會影響大腦?像物質(zhì)使用障礙中起重要作用的多巴胺這樣的相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)是否也可以附著在組蛋白上以調(diào)節(jié)大腦中的基因表達(dá)?

目前正在研究這些問題和許多其他與組蛋白和非組蛋白血清素化(以及更廣泛的蛋白質(zhì)單酰胺化，其他單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的化學(xué)附著，如多巴胺，組胺等)的功能性后果相關(guān)的問題。在Maze博士的實驗室，以及他在這個已發(fā)表項目上的合作者的實驗室。這項工作已經(jīng)開始闡明這些新的化學(xué)“標(biāo)志”在正常大腦發(fā)育的調(diào)節(jié)以及與精神疾病相關(guān)的病理狀態(tài)的沉淀中的各種和關(guān)鍵活動