生物谷报道：如果你弯曲膝或肘，你肢体里的神经受到拉伸，但不会断裂。一项犹他大学的研究揭示了为什么一种弹力蛋白基因可以维持神经细胞的柔韧性。当很小的线虫体内的这种基因失去作用，它们的神经细胞会完全断裂。这项发现可能为脊髓小脑性共济失调5型（SCA5）的病因提供新的解释。这种发现于美国总统亚伯拉罕林肯家族，自其曾祖父开始前后11代都有人患病的的疾病，过去被认为与人类的基因版本有关。SCA5可能也曾经折磨过林肯本人。这项新的研究提示了这种情况发生的几率。该研究结果发表于1月29日发表在细胞生物学杂志上。
这是一项关于蠕虫中编码β-血影蛋白（beta spectrin）的unc-70基因的研究。人类有4个β-血影蛋白基因，过去认为其中一个发生变异就会引起SCA5。SCA5是一种发生在10到68岁之间的神经变性疾病；患者大脑中控制运动的区域的神经细胞受损；做行走、说话、书写和吞咽等动作时发生协调障碍；有些病人只能生活在轮椅上。
过去，有些研究人员认为，突变使β-血影蛋白不能与神经细胞上适当位置的其它蛋白相结合，导致神经细胞不能正常地传递信息，从而引起了这种疾病。但是，生物学教授Erik Jorgensen说，在蠕虫上的研究提示，其真正的原因是有缺陷的β-血影蛋白引起神经细胞断裂。Erik Jorgensen教授是这项研究的合作人，他还是犹他大学脑研究所的实验室主任和霍华德休斯医学研究所的一员(Howard Hughes Medical Institute ，HHMI)。他还说，虽然人类SCA5患者有变形的β-血影蛋白，但由于突变型蠕虫缺乏β-血影蛋白，所以还需要更多的研究来回答这方面的争论。
此外，研究人员还发现，其它神经退行性疾病和由中风或运动损伤引起的脑损伤也可能涉及突变的基因。在神经退行性疾病的晚期，神经细胞发生不可逆的消亡，这可能是由这种弹性蛋白和神经弹性的丧失引起的。这意味着，保护神经细胞内的血影蛋白可能成为一种治疗方法，用来延缓一些神经退行性疾病的发展。
背景知识
血影蛋白(spectrin)
又称收缩蛋白，是红细胞膜骨架的主要成份,但不是红细胞膜蛋白的成份,约占膜提取蛋白的30%。血影蛋白属红细胞的膜下蛋白，这种蛋白是一种长的、可伸缩的纤维状蛋白,长约100 nm,由两条相似的亚基∶β亚基(相对分子质量220kDa)和α亚基(相对分子质量200kDa)构成。两个亚基链呈现反向平行排列, 扭曲成麻花状，形成异二聚体, 两个异二聚体头-头连接成200nm长的四聚体。5个或6个四聚体的尾端一起连接于短的肌动蛋白纤维并通过非共价键与外带4.1蛋白结合,而带4.1 蛋白又通过非共价键与跨膜蛋白带3蛋白的细胞质面结合, 形成“连接复合物”。这些血影蛋白在整个细胞膜的细胞质面下面形成可变形的网架结构,以维持红细胞的双凹圆盘形状。
unc-70
UNCoordinated [Caenorhabditis elegans]
Other Aliases: K11C4.3
Other Designations: UNCoordinated family member (unc-70)
Chromosome: V
GeneID: 179077
脊髓小脑性共济失调5型（SCA5）
#600224
SPINOCEREBELLAR ATAXIA 5; SCA5
Gene map locus 11q13
Ranum等(1994)发现了一个常染色体显性遗传脊髓小脑性共济失调大家系，前后11代共170名个体中有56位患病。该家系有2个大分支，均为林肯总统曾祖父的子孙后代。通过DNA微卫星标记的连锁分析，将该疾病的基因定位于1lpl2～q12。该组病例为母系遗传，发病年龄从10～68岁，共济失调临床表现较轻，一般不危及生命。可归于ADCAⅢ型。
美国霍华德休斯医学研究所(HHMI)简介
美国霍华德休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute， HHMI) 是美国最大的私人生物医学研究资助机构，2000年其基金约有约有130亿美元之巨。休斯研究所的研究几乎涵盖了生物学领域的各个前沿方向，包括细胞生物学，计算生物学/生物信息学，遗传学，免疫学，神经生物学和结构生物学等。休斯研究所选择其研究员非常严格，一旦获选，可受每年50到100万美元，持续5-7年高强度的资助，并依据研究员的表现决定是否在期满后继续予以资助。与其它资助计划不同的是，休斯资助“人”而非“课题”，这意味着受资助者可自由选择自己热爱的科研课题。他们坚信只有给优秀的科学家提供丰富的资源和灵活性，让他们自由追随自己的兴趣去研究，才能最大程度上使科学受益。成为休斯研究所的研究员，不但是学术上的极高荣誉，还可获得很高金额的科研资助。休斯研究所的研究员不断取得重要发现及获得各项卓有声誉的奖励和荣誉称号，美国科学院多位院士和诺贝尔奖得主都是或曾是休斯研究所研究员。2003年当选美国科学院医学部院士的65人中，6人是休斯研究所研究员；2002年诺贝尔生理和医学奖得主H. Robert Horvitz，2003年诺贝尔化学奖得主Roderick MacKinnon都是现任的休斯所成员。
原文出处：
Axons break in animals lacking ß-spectrin
Marc Hammarlund, Erik M. Jorgensen, and Michael J. Bastiani
J. Cell Biol. 2007 176: 269-275. Published Jan 29 2007, 10.1083/jcb.200611117. [Abstract] [Full Text] [PDF]
作者简介：
Michael Bastiani
B.S. University of California, San Diego
Ph.D. University of California, Davis
Research
Neuronal regeneration after axotomy has been studied in humans and other vertebrate model systems for over 100 years and yet we still do not have a comprehensive molecular model nor an effective treatment to induce regeneration. Surprisingly, the powerful genetic model systems used so successfully to study body pattern formation, programmed cell death, neural development and many other important biological problems have not been used to study neuronal regeneration. This was obviously not an oversight by scientists. Rather, it has been difficult to devise a robust screening assay for neural regeneration in either D. melanogaster or C. elegans. Recently, Hammarlund, Jorgensen, and myself made an observation that now makes it possible to screen for genes required for regeneration in C. elegans. We discovered that embryonic neurons lacking b-spectrin develop normally (normal growth cone motility, pathfinding, and target recognition), but after hatching undergo movement-induced axotomy followed by regeneration. This is a robust phenotype,with most commissural axons in each animal breaking and regenerating before the animal reaches adulthood. There is a progressive failure of regeneration as each cycle of axotomy and regeneration takes place so that the adult displays a severely abnormal nervous system. This well-characterized regeneration phenotype in C. elegans mimics the phenotype of mammalian neurons in response to axotomy. We are using RNAi knockdown to assay the function of every gene in the worm genome in the process of neuronal regeneration.
References
1. Strigini M, Cantera R, Morin X, Dunlop J, Bastiani MJ, Bate M, Karagogeos D (2006) The IgLON protein Lachesin is required for the blood-brain barrier in Drosophila. Molecular and Cellular Neuroscience. May 6 (available online) In Press
2. Sanchez D, López-Arias B, Torroja L, Canal I, Wang X, Bastiani MJ, Ganfornina MD (2006) Glial Lazarillo, a homolog of Apolipoprotein D in flies, confers protection in situations of oxidative stress. Current Biology 16(7)680-686
3. Hammarlund M, Jorgensen EM, Bastiani MJ (2006) Neurons that lack beta-spectrin break and degenerate. Submitted
4. Schuske K, Bastiani MJ, Joshi D, Chessa T, Divecha N, Weinkove D (2006) Overexpression of the type I PIP kinase in neurons causes progressive neuron overgrowth and degeneration in C. elegans. In Preparation
