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發(fā)現(xiàn)“勤能補(bǔ)拙”的生物機(jī)制
閱讀：1316 發(fā)布時(shí)間：2018-10-16研究人員利用胚后敲除Mettl3（m6A甲基轉(zhuǎn)移酶）的小鼠模型系統(tǒng)研究了m6A修飾在成體動物神經(jīng)系統(tǒng)中的功能，發(fā)現(xiàn)了“勤能補(bǔ)拙”的生物機(jī)制。
長時(shí)記憶的形成是哺乳動物適應(yīng)環(huán)境變化，智力發(fā)展所必需的，對于人類社會活動尤其重要。雖然以往研究已經(jīng)揭示了一些與記憶形成相關(guān)的基因，但關(guān)于記憶形成效率的調(diào)控因素與機(jī)制仍然未知。
N6-甲基腺嘌呤（m6A）是哺乳動物細(xì)胞中mRNA上為普遍的修飾，自2012年以來逐漸受到廣泛關(guān)注。已有多項(xiàng)研究表明m6A是哺乳動物胚胎發(fā)育和多種組織器官形成所必須的，并且參與腫瘤發(fā)生等多種重要生物過程調(diào)控，但尚不明確m6A是否參與了記憶形成調(diào)控。
中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所王秀杰研究組聯(lián)合中國科學(xué)院北京基因組研究所楊運(yùn)桂研究組利用胚后敲除Mettl3（m6A甲基轉(zhuǎn)移酶）的小鼠模型系統(tǒng)研究了m6A修飾在成體動物神經(jīng)系統(tǒng)中的功能，發(fā)現(xiàn)了“勤能補(bǔ)拙”的生物機(jī)制。
具體來說，研究人員利用多種動物行為學(xué)檢測并結(jié)合突變-回補(bǔ)等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：m6A水平正向調(diào)控了小鼠的長時(shí)記憶能力，成體海馬體神經(jīng)細(xì)胞中缺失或增加m6A修飾（敲除或過表達(dá)METTL3）的小鼠分別表現(xiàn)出明顯的長時(shí)記憶能力下降或上升。除長時(shí)記憶能力受損外，這些m6A缺失小鼠的生理狀態(tài)、大腦結(jié)構(gòu)、運(yùn)動能力、探索行為、趨觸性、焦慮水平甚至短時(shí)記憶能力均未受到影響。
有意思的是，在給予足夠訓(xùn)練的前提下，上述由m6A豐度決定的學(xué)習(xí)能力差異消失，所有小鼠達(dá)到了同樣的學(xué)習(xí)效果。說明通過METTL3調(diào)節(jié)m6A豐度可以影響小鼠學(xué)習(xí)速度的快慢，但缺失m6A雖然導(dǎo)致長時(shí)記憶形成變慢，但在給予足夠訓(xùn)練的前提下，并不影響終記憶效果。
機(jī)制方面，m6A缺失并不影響神經(jīng)元的基本電生理特征以及突觸短時(shí)程可塑性（short-term plasticity），而是減弱了突觸長時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)（long-term potentiation）。雖然m6A修飾在學(xué)習(xí)過程中動態(tài)變化，但被修飾基因的mRNA豐度并不受m6A影響。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，m6A修飾正向調(diào)控了神經(jīng)元興奮狀態(tài)下特異表達(dá)基因的翻譯效率，從而影響了動物的長時(shí)記憶形成。
研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，野生型小鼠的水迷宮學(xué)習(xí)能力與其海馬體的本底METTL3蛋白豐度呈現(xiàn)中度正相關(guān)的關(guān)系，能在短期內(nèi)完成水迷宮測試的小鼠的海馬體內(nèi)METTL3蛋白豐度要顯著高于不能完成測試的小鼠，提示m6A修飾豐度的差異可能是造成個(gè)體學(xué)習(xí)能力差異的原因之一。
值得關(guān)注的是，上述差異在長期訓(xùn)練后的行為學(xué)表現(xiàn)分組中并不存在，說明記憶能力的差異可以被多次學(xué)習(xí)鞏固所彌補(bǔ)。由此可見，“勤能補(bǔ)拙”具有生物機(jī)制方面的合理性。上海恒遠(yuǎn)長期供應(yīng)ELISA試劑盒，種類齊全,有專門針對人血清、血漿、全血、分泌物、尿液、細(xì)胞培養(yǎng)上清液、組織勻漿、組織液等標(biāo)本的試劑盒；另有針對各種動物（鼠、兔、牛、馬、雞、豬、狗、山羊、猴、魚）的科研試劑。
