记忆基因传播病毒

来自犹他大学和马萨诸塞大学医学院的两个独立科学家团队发现，一种叫做Arc的学习基因可以通过采用病毒常用的策略将其遗传物质从一个神经元传递到另一个神经元。这些研究均发表在Cell上，揭示了神经系统细胞相互作用的新方式。

“这项工作是基础神经科学研究重要性的一个很好的例子，”美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所(NINDS)项目主任Edmund Talley博士说。“最初是为了检查记忆中涉及的基因的行为以及与阿尔茨海默病等神经系统疾病有关的行为，这出乎意料地导致了一种全新过程的发现，神经元可能会利用这种过程将遗传信息传递给彼此。”

虽然众所周知，Arc在大脑存储新信息的能力中起着至关重要的作用，但对它的确切运作方式知之甚少。此外，之前的研究在Arc蛋白和某些病毒如HIV中发现的蛋白质之间有详细的相似性，但尚不清楚这些共性如何影响Arc蛋白的行为。

犹他大学的研究人员开始通过将其引入细菌细胞来检查Arc基因。令他们惊讶的是，当细胞产生Arc蛋白时，它会聚集成一种类似病毒衣壳的形式，这种壳含有病毒的遗传信息。Arc“衣壳”似乎反映了病毒衣壳的物理结构以及它们的行为和其他性质。

“事先，如果我曾向任何一位神经科学家说过，这种基因就像一种病毒一样，他们会嘲笑我，”盐湖城犹他大学助理教授Jason Shepherd博士说。犹他州。“我们知道这将把我们带入一个全新的方向。”

由麻省大学医学院教授Vivian Budnik博士和该机构助理教授Travis Thomson博士领导的马萨诸塞大学科学家们开始仔细研究由他们发布的小麻袋的内容。细胞称为细胞外囊泡。他们在果蝇中的实验表明，控制苍蝇肌肉的运动神经元释放出含有高浓度Arc基因信使RNA(mRNA)的囊泡，DNA样中间分子细胞用于产生由DNA序列编码的蛋白质。两组还发现了Arc衣壳含有Arc mRNA并且衣壳从这些囊泡内的神经元释放的证据。此外，谢泼德博士的研究小组表明，神经元越活跃，它们释放的囊泡就越多。

两组研究人员进行的进一步实验表明，Arc衣壳通过将mRNA传递给附近的细胞而起到病毒的作用。Shepherd博士及其同事在培养皿中培养了缺乏Arc基因的小鼠神经元，所述培养皿中仅含有含弧的囊泡或弧形衣壳。他们发现以前的无弧神经元吸收了囊泡和衣壳，并利用其中包含的Arc mRNA自身产生Arc蛋白。最后，就像自然产生Arc蛋白的神经元一样，当它们的电活动增加时，这些细胞会产生更多。

与此同时，麻省大学的研究人员表明，Arc mRNA和衣壳在飞行细胞之间仅从单一方向传播 - 从运动神经元到肌肉 - 并且Arc蛋白与Arc mRNA分子的特定部分结合，称为非翻译区域。用来制作弧蛋白。他们还发现，缺乏Arc基因的果蝇在其运动神经元之间形成较少的连接。此外，当正常果蝇在其运动神经元更活跃时产生更多这些连接时，没有Arc基因的果蝇未能这样做。

两组科学家现在都计划研究为什么细胞使用这种类似病毒的策略在细胞之间穿梭Arc mRNA，以及这种系统是否可能让负责阿尔茨海默病的毒性蛋白质通过大脑传播。Budnik博士希望此类研究能够揭示神经系统疾病的发展并可能导致新的治疗方法。

此外，Shepherd博士认为，有可能将Arc衣壳用于基因工程和基因治疗，目前使用病毒将新的遗传指令引入细胞。人体免疫系统有时会攻击这些病毒，造成危险的副作用。由于Arc蛋白是人体原生的，因此临床医生可以使用Arc衣壳来传递基因治疗基因，而不会引发免疫反应。

“这项研究突出了这样一个事实，即我们经常不知道这些很酷的发现将来自哪里，”Shepherd博士说。“我们需要遵循科学带给我们的地方。”

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