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斯坦福大学Gitler Aaron 来访中心交流——以酵母为基础对肌萎缩侧索硬化症相关基因的研究

来源:高思美 发布时间:2016-11-22 阅读数:1820

    2016年11月22日下午4时许,医学院综合楼701会议室座无虚席,来自美国斯坦福大学的Aaron博士以“以酵母为基础对肌萎缩侧索硬化症(Amyotrophic Lateral Sclerosis,ALS)相关基因的研究”为主线为医学院的广大师生奉献了一场精彩的学术报告。浙江大学医学院神经科学研究中心执行主任胡海岚教授主持了本场学术报告。

    首先,Aaron博士简单介绍了包括ALS在内的几种神经退行性疾病的病理学特征及它们的共同点,即由不同蛋白聚集形成的斑块。ALS是一种由于运动神经元受损从而导致肌肉无力萎缩的疾病,发病机制尚不明确。而在ALS患者中,虽然没有家族遗传背景的散发病例占到了90%,但是仍有10%的患者呈现出了显著的家族遗传的特征,提示着这一疾病与基因存在关联。目前,也有诸如SOD1这样的基因被报道与ALS有关,但这一基因在ALS患者中的突变率只有2%,说明其他更多潜在的基因或许也会参与到ALS的发病机制中。

    随后,Aaron博士向大家介绍了选择酵母作为实验对象的优势,其中最重要的一点就是快速。正是利用这一特点,Aaron博士带领他的团队以转化的方式进行了大量的基因筛选,通过酵母种群密度的对比,发现在转化入TDP-43基因后,酵母种群密度出现明显下降,说明TDP-43对酵母具有毒性,而在果蝇的复眼中,也可以明显观察到Ataxin-2可以加强TDP-43的毒性。Ataxin-2的基因序列含有多拷贝的CAG重复序列,在正常人中拷贝数为22-23个,当拷贝数大于34个时,往往会会出现脊髓小脑性共济失调Ⅱ型(SCA2)症状,所以Aaron博士据此假设,CAG拷贝数在24到34个之间的人更容易患有ALS。而临床研究也证明,当CAG拷贝数大于等于27个时,只有1.4%的人群表型正常,而ALS患者的比例达到4.7%。

    之后,Aaron博士以小动画的形式向大家讲解了TDP43-Ataxin2应激颗粒(Stress Granules)在酵母细胞核和细胞质内聚集和扩散的过程,进一步解释了TDP-43和Ataxin-2对酵母的毒性作用。他们随后在小鼠上验证了这一结果。在TDP-43存在的情况下,基因型为Ataxin-2 -/-的小鼠较Ataxin-2 +/+和Ataxin-2+/-基因型的小鼠存活时间明显延长。他们又利用反义寡核苷酸(Antisense Oligonucleotides,ASOS)技术使Ataxin-2沉默,发现Ataxin-2沉默小鼠的运动能力有显著改善。

    此外,Aaron团队还关注了另外一个基因C9ORF72,它同样包含一段GGGGCC的碱基重复序列,在ALS患者中拷贝数数以百计甚至数以千计,有假说认为,这段重复序列根据翻译起始位置的不同可以产生不同的两种二肽的重复的聚合物,这种二肽重复蛋白(Dipeptide Repeat Proteins, DPRs)会在中枢神经系统中聚集,造成ALS的病变。Spt4是一种高度保守的转录因子,可以与Spt5一起调控RNA聚合酶II的持续合成能力,在包含较长重复序列的转录中起到重要作用。所以Aaron团队在Spt4缺失酵母中转化入GGGGCC和GGCCCC的多拷贝序列,通过对转录产物的检测他们发现较野生型酵母和SPT4解救的Spt4缺失酵母,仅Spt4缺失酵母的转录产物水平明显降低。他们在线虫和果蝇中也发现了相似的现象,这也为ALS提供了一种可行的治疗方案。

    最后,Aaron教授还讲述了他们实验室在CRISPR-Cas9基因敲除小鼠上正在进行的一些工作并提出了自己的展望。Aaron博士的讲解结束后,大家对Aaron博士的精彩报告予以热烈的掌声,随后纷纷举手提出问题,Aaron博士也十分耐心地一一作了解答。整场学术报告在大家意犹未尽的讨论中结束。