Cell子刊：华人学者解读唐氏综合症

　　

生物通报道：Dscam蛋白又称为唐氏综合症细胞黏附分子，在唐氏综合症患者体内，该蛋白的编码基因会发生缺陷。现在，密歇根大学的研究人员揭示了调控Dscam蛋白的机制，展示了该基因发生异常对神经发育的影响。这项研究发表在Cell旗下的neuron杂志上，将为治疗唐氏综合症带来新的启示。

据统计，美国每830名新生儿中就有一位患有唐氏综合症，目前美国约有250,000人患有这一疾病。在正常情况下，婴儿出生时其神经元会经历一个关键阶段，即神经元突起的延伸和分支阶段。在这一时期，神经元会高水平表达Dscam蛋白，此后该蛋白的合成会逐渐减少。然而在唐氏综合症、癫痫和其他一些神经学疾病中，患者大脑内的Dscam水平一直较高。

尽管在神经发育的许多方面，Dscam蛋白都很重要，但人们并不了解调控该蛋白表达的机制，也不清楚当调控出现故障时，会引起怎样的后果。

密歇根大学的医学院的助理教授叶兵（音译Bing Ye）对果蝇进行了研究。他发现，在神经元与其他细胞形成联系之前，神经元中的Dscam蛋白水平，决定了神经元突起的尺寸。Dscam蛋白过表达会生成异常大的神经元突起。

此外，叶兵博士还确定了两条调节Dscam丰度的分子通路，即涉及神经再生的双亮氨酸拉链激酶DLK，和脆性X智力低下蛋白FMRP（FMRP缺陷会引发脆性X综合症）。研究显示，DLK和FMRP通路通过控制蛋白翻译，共同调节Dscam的表达。其中DLK通路促进Dscam蛋白的合成，而FMRP通路则抑制Dscam蛋白的合成。由于人类与果蝇共享这些基因，DLK-FMRP-Dscam机制可能成为治疗的潜在靶标。

唐氏综合症这类神经学疾病涉及了许多基因，其分子水平上的发病机理非常复杂。“Dscam在神经元发育中具有重要作用，其相关缺陷很可能对唐氏综合症有重要影响，利用这一点进行治疗很有前景，” 叶兵博士说。

叶兵博士本科毕业于南京大学，在上海生理研究所获硕士学位，之后又在Johns Hopkins大学获得博士学位。下一步，他准备在小鼠中过表达Dscam，分析其对神经系统发育和动物行为的影响。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Dscam Expression Levels Determine Presynaptic Arbor Sizes in Drosophila Sensory Neurons

Expression of the Down syndrome cell-adhesion molecule (Dscam) is increased in the brains of patients with several neurological disorders. Although Dscam is critically involved in many aspects of neuronal development, little is known about either the mechanism that regulates its expression or the functional consequences of dysregulated Dscam expression. Here, we show that Dscam expression levels serve as an instructive code for the size control of presynaptic arbor. Two convergent pathways, involving dual leucine zipper kinase (DLK) and fragile X mental retardation protein (FMRP), control Dscam expression through protein translation. Defects in this regulation of Dscam translation lead to exuberant presynaptic arbor growth in Drosophila somatosensory neurons. Our findings uncover a function of Dscam in presynaptic size control and provide insights into how dysregulated Dscam may contribute to the pathogenesis of neurological disorders.