研究背景與重要性
在2024年12月13日的《Science》期刊上，南卡羅來納醫(yī)科大學(xué)（MUSC）的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇題為“A long noncoding eRNA forms R-loops to shape emotional experience–induced behavioral adaptation”的論文。該研究由神經(jīng)科學(xué)系助理教授Makoto Taniguchi博士和系主任Christopher Cowan博士領(lǐng)導(dǎo)，第一作者是博士生Rose Marie Akiki。這項(xiàng)研究揭示了一種新的基因調(diào)控機(jī)制，涉及到長鏈非編碼增強(qiáng)子RNA（Inc-eRNA）形成的R環(huán)結(jié)構(gòu)，對情緒體驗(yàn)引起的行為適應(yīng)產(chǎn)生影響。
關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)
- **長鏈非編碼RNA的作用**：研究表明，人類基因組中一半以上的部分致力于生成長鏈非編碼RNA（lncRNA），這些分子有助于控制關(guān)鍵蛋白編碼基因的開啟時(shí)間。特別地，研究團(tuán)隊(duì)關(guān)注了一種特定類型的lncRNA——Inc-eRNA，它能與靶基因的調(diào)節(jié)區(qū)域相互作用，形成獨(dú)特的R環(huán)結(jié)構(gòu)。
- **R環(huán)的功能**：R環(huán)通過形成RNA:DNA“三明治”結(jié)構(gòu)，在空間和時(shí)間上將增強(qiáng)子與啟動(dòng)子結(jié)合在一起，促進(jìn)基因表達(dá)。對于NPAS4基因而言，R環(huán)幫助連接增強(qiáng)子區(qū)域和基因主體，使得該基因能夠根據(jù)個(gè)體的情緒體驗(yàn)而激活或關(guān)閉。
- **NPAS4基因的重要性**：NPAS4基因與壓力誘導(dǎo)的快感缺失以及藥物誘導(dǎo)的復(fù)發(fā)有關(guān)。阻斷小鼠大腦伏隔核和前額葉皮層中的R環(huán)形成，導(dǎo)致了對可卡因?qū)で笮袨闇p少和模擬壓力誘導(dǎo)的快感缺失行為的抗性增強(qiáng)。
行為適應(yīng)與精神疾病
研究強(qiáng)調(diào)了這種遺傳調(diào)控機(jī)制在行為適應(yīng)中的作用，特別是當(dāng)面對具有挑戰(zhàn)性的情緒體驗(yàn)時(shí)，如慢性壓力或藥物使用。一些人可能因此發(fā)展出適應(yīng)不良行為，這在某些情況下可能導(dǎo)致精神疾病的發(fā)生。了解這一過程，可以為科學(xué)家們提供開發(fā)基于RNA療法的新思路，以更有效地治療腦部疾病。
進(jìn)化保守性和普遍性
Inc-eRNA及其形成的R環(huán)不僅在不同物種之間高度保守，而且也在其他細(xì)胞類型中被發(fā)現(xiàn)，包括免疫系統(tǒng)。這意味著R環(huán)可能是生物體對刺激做出反應(yīng)的一種通用機(jī)制，無論是在免疫系統(tǒng)的免疫力發(fā)展中還是在神經(jīng)元對情感經(jīng)歷的響應(yīng)中。
未來展望
研究人員希望進(jìn)一步探索這種基因調(diào)控機(jī)制在大腦中的普遍性及其穩(wěn)定性，尤其是在病理?xiàng)l件下。Taniguchi表示：“如果這確實(shí)是一種普遍的機(jī)制，我們想看看它有多穩(wěn)定，以及它在病理?xiàng)l件下是如何被破壞的。”Cowen補(bǔ)充道：“這是一種思考基因如何開啟的新方法。”
這項(xiàng)研究不僅加深了對大腦如何解釋經(jīng)驗(yàn)并影響適應(yīng)行為的理解，也為未來的精神疾病治療提供了潛在的新途徑。通過深入了解基因表達(dá)調(diào)控的基本過程，科學(xué)家們可能找到更有效的基于RNA的治療方法，以應(yīng)對各種精神健康挑戰(zhàn)。
