
一个国际研究小组汇集了来自世界各地的发育障碍患者的基因样本,在一个基因中发现了数十个新突变,这些突变似乎对大脑发育至关重要。
“这很重要,因为有一些基因被认为是导致神经发育障碍的突变的"热点",”主要作者Debra Silver说,他是杜克医学院分子遗传学和微生物学副教授。“这个基因,DDX3X,现在将被添加到该列表中。
由加州大学旧金山分校Elliott Sherr实验室领导的一项分析发现,在所研究的3名儿童中,DDX107X突变中有一半导致功能丧失,使基因完全停止工作,但另一半导致变化,预测会破坏基因的功能。
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DDX3X基因由X染色体携带,X染色体在女性中发生两次,在男性中仅发生一次。研究中只有三个孩子是男性,这表明该基因的异常拷贝对于只有一个X拷贝的男性来说可能是一个致命的问题。
在人类中,这种综合征通常会导致大脑变小和智力残疾。了解DDX3X突变如何以及为什么导致发育问题,可以深入了解基因如何正常运作。
随着DDX3X是这些儿童发育障碍的共同因素的发现,西尔弗的团队“使用了一系列实验技巧来观察它如何导致疾病。在小鼠中,她的团队操纵了基因的水平,以了解大脑皮层的发育将如何改变。
基因的变化导致以剂量依赖性方式产生的神经元减少,Silver说。
在最严重的情况下,Sherr的研究小组表明,DDX3X的功能变化导致体库变小甚至完全缺失,这是大脑两半之间的广泛通信结构。在某些情况下,在几个孩子中发生的相同的遗传拼写错误也会导致多微回,这是大脑表面的异常折叠模式。
“并非每个突变的行为都相同,”西尔弗说。
合作团队还测试了“错义”突变,其中蛋白质被制造但不知何故有缺陷,会损害大脑发育。在最严重的错义突变中,蛋白质的制造方式受到影响,导致神经干细胞中RNA-蛋白质聚集体的“团块”形成,类似于阿尔茨海默病中发现的蛋白质团块,Silver说。
总之,这些问题指向了DDX3X在大脑生长过程中发育神经元的起源中的作用。“神经元的制造和组织方式被打乱了,”西尔弗说。“我们知道这个基因是早期大脑发育所必需的,这可能导致一系列发育问题。