波恩大学(德国)的研究人员在果蝇中发现了一个以前未知的遗传程序。所涉及的遗传物质控制着神经元的发育，同时也保护它们免于退化。它们在数亿年的进化过程中几乎没有改变，在人类中也以类似的形式存在。初步数据显示，他们可能在那里执行类似的任务。因此，该结果也可能为神经退行性疾病的新活性成分提供一个起点。它们发表在《神经元》杂志上。
果蝇的大脑仅比 i 上的点大一点，但仍由大约 100,000 个神经元组成。人脑中的神经元数量几乎是人类大脑的一百万倍。两个思维器官之间的其他差异也相当大——毕竟，黑腹果蝇(该物种以其学名而闻名)和智人的路径在数亿年前的进化过程中分开了。
尽管如此，这两种生物之间仍有惊人的相似之处。目前的研究现在已经发现了其中的另一个。由波恩大学 LIMES 研究所的 Dietmar Schmucker 教授领导的研究小组调查了果蝇中某些遗传物质在其大脑发育中的作用。自 2019 年以来一直在波恩担任洪堡教授职位的 Schmucker 解释说：“我们专门关闭了单个基因并观察了神经元如何因此发生变化。” .”
WNK扮演双重角色
该研究的主要作者、Schmucker 工作组的博士后 Azadeh Izadifar 博士做出了这一重要发现。她能够证明 WNK 在神经系统发育过程中连接神经元是必要的。如果基因不存在，例如，由于实验诱导的突变，那么轴突的分支就不会发生。这些轴突是电缆状细胞分支，可将电信号传输到其他神经元。它们通常通过突触连接到许多不同的受体细胞。“没有 WNK 蛋白，功能性轴突分支基本上不存在，”Izadifar 强调说。
然而，在成年动物中，WNK 似乎可以保护现有的轴突。如果遗传物质在这个晚期关闭，成年动物的枝条就会退化。“这两种功能可能是同一枚硬币的两个方面，”Schmucker 推测道。这是因为 WNK 似乎是控制发育过程中形成以及成年动物神经元连接退化的调节网络的一部分。该基因包含所谓激酶的蓝图。这是指一种酶，它将某些化学成分“粘合”到其他蛋白质上，从而控制它们的活性。WNK 激酶调节和支持一种称为 NMNAT 的因子，该因子保护神经元。同时，它至少抑制另外两种称为 Sarm 和 Axed 的蛋白质。
保护和退化之间的重要平衡
然而，激酶可能不直接参与这些相反的过程。它微调了一个未知的参数，从而调整了保护和退化之间的平衡。这两个过程对于大脑的功能都是必不可少的。
这些结果可能为了解人类神经退行性疾病如何发生以及如何治疗提供新动力。这是因为 WNK 激酶也存在于哺乳动物——小鼠和我们身上。不仅如此，它们似乎对于保护我们的神经元也是必不可少的。与纽约哥伦比亚大学 Franck Polleux 教授领导的研究小组合作的结果至少指向了这个方向。该团队能够证明 WNK 激酶对于小鼠轴突分支的形成也很重要，并且它们的缺失会导致轴突退化。“众所周知，人类的某些 WNK 突变会导致神经损伤，称为周围神经病变，并伴有手臂和腿部进行性感觉障碍，”Schmucker 解释说。
Schmucker 希望 WNK 激酶可能在对抗神经退行性疾病方面发挥治疗作用——例如通过使用活性成分过度激活，从而增加其保护神经元的能力。该研究还展示了可以从果蝇等简单生物中获得的深远见解。Schmucker 的研究小组现在正在使用第二个模型系统——西部爪蛙非洲爪蟾。作为脊椎动物，它比苍蝇更类似于人类。非洲爪蟾蝌蚪也或多或少是透明的。因此可以在活体动物中观察到某些基因操作对神经元生长和退化的影响。
该研究得到了比利时“研究基金会——佛兰德斯”(FWO)、法国医学研究基金会(FRM)、欧盟作为其 ERC 启动赠款的一部分以及洪堡基金会的资助。 Roger De Spoelberch 基金会和汤普森家族基金会倡议。与波恩大学、鲁汶大学、里昂大学、纽约哥伦比亚大学和东京大学一起参与了这项工作。
