《Science》：美国科学家揭示自闭症背后的遗传缺陷

8月17日，《Science》期刊新发表这一篇题为“Fragile X mental retardation 1 gene enhances the translation of large autism-related proteins”的文章，揭示了一种罕见病——脆性X综合征（fragile X syndrome）的遗传因素。同时，这一缺陷基因还与其他疾病有关，例如自闭症。

来自美国卡内基科学研究所的Ethan Greenblatt和Allan Spradling完成了这一研究。他们重点研究了一种基因——Fmr1（fragile X mental retardation 1），该基因突变会影响大脑和生殖系统，导致最常见的遗传性自闭症、脆性X综合征以及卵巢早衰。

我们的遗传信息存储在DNA分子中，后者紧密绑定于细胞核中，类似于一份“指令清单”。在蛋白表达过程中，RNA充当着“跑步者”的角色，负责将特定的DNA代码从细胞核带至细胞质中蛋白质制造的地方。

在多数情况下，这些步骤——从DNA到RNA的转录和从RNA到蛋白质的翻译——快速连续地发生。然而，在一些高度专门化的细胞中，包括神经元和卵细胞，RNA的产生和储存是非常必要的。

先前的研究表明，Fmr1可以防止存储的RNA分子过度产生新的蛋白质。但是，许多研究都是针对脑细胞进行的，而在这些脑细胞中，结果分析非常复杂。在这项新研究中，Ethan Greenblatt和Allan Spradling选择了一种更为简单的细胞——果蝇卵细胞。

他们意外发现，缺乏Fmr1的卵细胞一开始是完全正常的，但是随着时间的推移，缺陷卵细胞会比正常细胞更快地失去功能。这让人联想到人类卵巢衰竭综合征。更重要的是，当受精时，这些缺乏Fmr1的卵细胞会产生带有严重神经系统缺陷的后代，例如脆性X综合征。

这张图展示了一个胚胎中枢神经系统因为缺乏Fmr1基因而出现发育缺陷的病例，左图是正常的腹神经索（ventral nerve cord）。（图片来源：Courtesy of Ethan Greenblatt and Allan Spradling）

进一步分析发现，Fmr1突变的卵细胞所表达的蛋白质数量大大减少。如果许多蛋白质完全缺失，就会与自闭症有关。受影响的蛋白质有一个共同点——构建我们身体的一些最大的蛋白质。即便是正常的卵细胞，包括受Fmr1影响的大蛋白在内，同样也不能有效地表达。

“我们认为，Fmr1是一种辅助物质，可以促进重要的大型蛋白的表达，而这些蛋白质对于卵细胞或者神经元而言是很难制造的。缺乏Fmr1，卵细胞就没有足够的特定大蛋白，从而过早地衰退。因为Fmr1在大脑中也很重要，某些与自闭症相关的大型蛋白的缺失可以解释脆性X综合症患者的自闭症样症状。” Greenblatt解释道。

下一步，他们将继续研究大型蛋白表达问题与衰老或者其他疾病的关联，例如阿尔兹海默症、肌萎缩侧索硬化（ALS）。

参考资料：Autism linked to egg cells' difficulty creating large proteins

论文检索：Fragile X mental retardation 1 gene enhances the translation of large autism-related proteins