“世上沒有兩片完全相同的樹葉”，人類大腦中上千億個神經(jīng)細胞也是如此，每一個細胞都有一串由蛋白分子群構(gòu)成的“密碼”。上海交大12月5日宣布，系統(tǒng)生物醫(yī)學研究院吳強教授團隊發(fā)現(xiàn)了大腦發(fā)育中這類蛋白分子編制“密碼”的機制，有助于揭示自閉癥、精神分裂、抑郁癥等腦神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病因。相關(guān)成果日前登上了綜合類國際頂級學術(shù)期刊《美國科學院院刊》。

原來，腦神經(jīng)細胞也具有分子多樣性，它們之所以能夠識別和區(qū)分彼此，建立起正確聯(lián)系，正是由于那串各不相同的身份密碼。而密碼編制者是一種名為“原鈣粘蛋白”的分子。之所以叫做“原鈣粘”，因為這些蛋白是依賴鈣離子的粘附分子，分布于神經(jīng)細胞膜表面。

目前學界發(fā)現(xiàn)，大腦內(nèi)共有53個原鈣粘蛋白基因，通過基因表達和調(diào)控，產(chǎn)生原鈣粘蛋白。“這好比是一副撲克牌，每張牌都有一個編碼。”吳強介紹，“為神經(jīng)細胞編制‘密碼’時，并非每張牌都被打出，只是抽取其中十幾張牌。”這批原鈣粘蛋白形成分子群，賦予各個神經(jīng)細胞不同“身份”。而當神經(jīng)細胞“接頭”時，“密碼”就好比“暗號”，只有暗號對得上時，相關(guān)神經(jīng)細胞才會互相鏈接、行使功能，從而建立起復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡。

近期國際前沿研究表明，原鈣粘蛋白群在大腦神經(jīng)網(wǎng)絡發(fā)育中起到重要作用，若通過基因敲除或下調(diào)原鈣粘蛋白，可導致神經(jīng)細胞發(fā)育異常、彼此不分，并誘發(fā)凋亡。已發(fā)表的國際論文也顯示，在原鈣粘蛋白家族中，原鈣粘蛋白α基因正是自閉癥易感基因，這個基因缺陷容易導致原鈣粘蛋白α失調(diào)，易患自閉癥。專家認為，針對神經(jīng)細胞身份密碼產(chǎn)生原因的研究，有利于揭示精神疾病發(fā)病的分子機制，將來則可能通過基因操作，控制神經(jīng)細胞編碼，造福人類精神健康。

大腦發(fā)生嚴重疾病，如精神分裂癥、自閉癥、抑郁癥甚至腦腫瘤等，都可能是因為神經(jīng)細胞某種蛋白質(zhì)表達出現(xiàn)了問題。如果有一種方法可以知道基因是如何表達的，為什么這樣表達，發(fā)生大腦疾病時，是哪一個基因表達出了問題，那么對于研究此類疾病機理將起到關(guān)鍵作用。

上海交通大學宣布，該校系統(tǒng)生物醫(yī)學研究院吳強科研團隊發(fā)現(xiàn)了一種特殊蛋白質(zhì)調(diào)控機理，找到了打開人腦神經(jīng)細胞謎團的兩把“鑰匙”絕緣子結(jié)合蛋白CTCF和染色體粘連蛋白Cohesin。課題組負責人、上海交大系統(tǒng)生物醫(yī)學研究院吳強教授介紹，這一研究成果對科學家破解人類基因組的編碼調(diào)控機制，以及認識腦發(fā)育中單個神經(jīng)細胞身份密碼如何建立、復雜神經(jīng)精神疾病發(fā)病機理將產(chǎn)生深遠影響。

吳強教授的科研團隊通過模式神經(jīng)細胞系，利用細胞發(fā)育系統(tǒng)生物學和基因組學技術(shù)，結(jié)合遺傳學和生物化學方法，發(fā)現(xiàn)了原鈣粘蛋白表達調(diào)控的分子機制，終于破解了這一“謎團\"，找到絕緣子結(jié)合蛋白CTCF和染色體粘連蛋白Cohesin。