微妙的基因变化为癫痫解析提供了新线索

时间：2022-07-26 10:21:32 来源：网络整理

有时，一个基因中单个核苷酸的改变也会导致严重的疾病。在一个患有癫痫的小男孩身上，这种突变不仅影响了相关蛋白质的功能，还可能抑制一些密切相关的蛋白质的功能。瑞典和美国的研究人员发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究表明了这一点。这项研究揭示了某些遗传性癫痫背后的分子生物学。

在这项研究中，研究人员在一名癫痫患儿身上发现了一种以前未知的突变。他在KCNA2基因中发现了一个非常细微的变化——一个不同的核苷酸。KCNA2基因产生离子通道蛋白。离子通道是在细胞膜表面形成小孔的蛋白质。当通道打开时，它们允许特定的带电离子进出细胞。这会触发或终止细胞内的电脉冲，如神经细胞或肌肉细胞。因此，离子通道对大脑功能非常重要。

一般来说，大脑中增加细胞活性的信号和抑制细胞活性的信号之间存在一种平衡。在癫痫中，平衡被扰乱，神经细胞以不受控制的方式发送信号。在病人体内发生突变的离子通道通常对神经信号传导有抑制作用。

“这个离子通道的有趣之处在于，增强功能和减弱功能的突变都与癫痫有关。似乎你需要适量的活动，否则发生癫痫的风险就会增加，”Link?ping大学瓦伦堡分子医学中心生物医学和临床科学系副教授Antonios pantazis说。

研究小组通过多种实验方法发现，细胞可以产生突变的通道蛋白，但不能将其运输到细胞膜表面。当突变通道被困在细胞内时，没有可测量的离子通道活性。

我们的大部分基因都有两个拷贝。病人有一个变异的拷贝和一个正常的拷贝，所以可以预期他有50%的功能性离子通道。但当科学家们在实验室重现这种情况时，结果发现，与正常情况相比，通道活动低至20%。这种突变也明显降低了正常蛋白质的功能:一种“显性负性”突变。为了理解这是如何发生的，我们需要考虑这个离子通道由四个相互连接的蛋白质组成。研究人员表明，突变基因的蛋白质可以与正常复制的蛋白质连接，并将它们困在细胞内。

这里是故事的关键:事实上，有几个离子通道基因与KCNA2有关。由这些不同基因组成的蛋白质经常混合在一起形成离子通道。当科学家将突变体KCNA2的蛋白与相关基因KCNA4的蛋白混合后，他们发现KCNA4蛋白也被阻止运输到细胞表面。

pantazis解释说，当不同通道蛋白相互结合形成混合离子通道时，这就导致了神经细胞信号传导的多样性和复杂性。这种多样性对于我们将思维、意识和想象能力等与大脑功能联系起来的过程非常重要。然而，通道蛋白结合的这种能力也带来了一个缺点，因为大脑变得容易受到单个显性负性突变的影响，这可能会扰乱几个离子通道的功能，并导致神经系统疾病，就像本文所述的那样。

“研究突变对离子通道的影响可以为我们提供有关疾病机制和潜在治疗策略的重要线索，”pantazis研究小组的博士生、该研究的主要作者米歇尔·尼尔森(Michelle Nilsson)说。

pantazis说:“由于这些突变可能会对离子通道功能产生意想不到的影响，研究它们也可以导致关于我们的身体如何在分子水平上工作的新发现。”

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