Die Forschung veröffentlichte heute (Feb. 11, 2019) zeigt, wie eine mutation, die bewirkt, dass das fragile-X -, die häufigste vererbte geistige Behinderung.
„Das Fragile-X-Syndrom wurde untersucht, wie ein Modell der geistigen Behinderung, denn in der Theorie ist es vergleichsweise einfach“, sagt senior-Autor Zhao Xinyu, ein professor von Neurologie in der Waisman Center an der University of Wisconsin-Madison.
Das Fragile-X-Patienten haben Schwierigkeiten beim lernen und Sprache, sowie Wutanfälle, Hyperaktivität und extreme Empfindlichkeit gegenüber Licht und Ton. Das fragile-X-gen liegt auf dem X-Chromosom und seine mutation betrifft etwa 1 in 4000 Jungen und 1 in 7.000 Mädchen.
Fast die Hälfte von fragilen X-Patienten sind auch die mit Autismus diagnostiziert.
Zhao neuen Studie in der Fachzeitschrift Nature Neurosciencezeigt, dass, wenn mutiert, der das fragile-X-gen ausfällt, um sein einzigartiges protein. Als Ergebnis, subzelluläre Einheiten namens Mitochondrien innerhalb der Entwicklung von Neuronen fehlerhaft ist, so dass das neuron nicht in der Lage ist zu erstellen, das notwendige Netzwerk von Niederlassungen und Kontakte, die es braucht, um zu kommunizieren.
Diese Mechanismen zu verknüpfen, die das fragile-X-Mutationen zu den tiefen geistigen Defizite, die sich in fragilen-X-Syndrom, sagt Zhao.
Durch die Blockierung der korrekte Bildung und Funktion der Mitochondrien, die das fragile-X-Mutationen können auch spielen eine Rolle in mehreren anderen Bedingungen. Etwa 2 bis 3 Prozent der Menschen mit Autismus, fragile-X-Syndrom. „Autismus ist verknüpft mit mehr als 1.000 Gene“, sagt Sie. „Weil das fragile-X-gen verknüpft ist, mehr Fälle von Autismus als alle anderen gen, was wir gelernt haben aus dem fragilen-X hilft uns zu verstehen, Autismus.“
Trotz der starken überlappung, „bis jetzt wussten wir nicht, warum dieses mutierte gen, das bewirkt, dass entweder Bedingung,“ sagt Zhao.
Mitochondrien wurden lange bekannt als eine Zelle ein powerhouse, aber Ihre anderen Rollen in der Entwicklung des Gehirns erst allmählich klar. Gesunde Mitochondrien ermöglichen Neuronen, um mehr Energie zu erzeugen und haben eine höhere elektrische Aktivität. Mitochondrien auch Unterstützung bei der Erstellung von Dendriten, Axonen und Synapsen, Teile der aufwändigen verbindungen, die es ermöglichen, Gehirnzellen, miteinander zu kommunizieren.
„Obwohl die Mitochondrien spielen eine Rolle in vielen Krankheiten,“ Zhao sagt, „dies ist das erste mal, Mitochondrien-Dysfunktion wurde direkt verwickelt in das fragile X-Syndrom.“
Minjie Shen, führen Autor und ein postdoctoral fellow in Zhao ‚ s Gruppe, die auch transplantiert unreifen, menschlichen Neuronen in Maus-Gehirn. Da diese Zellen wurden angebaut, die von Zellen gespendet mit fragile-X-Patienten trugen Sie das fragile-X-Mutationen. In diesen Mäusen geringe Mengen des fragilen-X-protein, FMRP, waren die mit hohen Stufen des oxidativen stress, verursacht durch eine Vielzahl von Sauerstoff-tragenden Molekülen.
„Dies ist das erste mal, dass Menschen das fragile-X-Neuronen untersucht wurden in einem lebenden Gehirn,“ sagt Zhao. „Und so diese Informationen relevant für die menschliche neuronale Entwicklung, als das, was wir sehen können, in Labor Gerichte.“
In einer überzeugenden demonstration der Mitochondrien, die Rolle in der fragile-X-Symptome, Zhao Arbeitsgruppe eingesetzt, eine Chemikalie, die Mitochondrien fördert die Bildung in umgekehrter Verhaltensweisen wie Hyperaktivität und Beeinträchtigungen der sozialen Interaktion in diesen Mäusen.
Das fragile-X-gen gewinnt seine Energie, denn es ist ein „regulator-gen“ steuert die Aktion von Dutzenden, sogar Hunderte, der „downstream-Gene.“ In der Tat, das fragile-X-protein betrifft etwa 4 Prozent der messenger-RNAs—verbindungen, die „Lesen“ die genetische Vorlage der DNA-Muster neue Proteine.
Der zentrale Befund der neuen Studie, Zhao sagt, „ist, dass wir entdeckt haben, das erste überzeugende Mechanismus, der erklären könnte, die neurologische Beeinträchtigung auf das fragile-X, und dieser Mechanismus ist defekt der Mitochondrien.“
Andere Entwicklungsstörungen, einschließlich Huntington-Krankheit, Rett-Syndrom und Down-Syndrom, scheinen die Funktion von Mitochondrien-Dysfunktion wie gut, sagt Sie.
Nachdem ein neuron unterscheidet sich von Ihren übergeordneten Zellen, die Hunderte oder Tausende von Mitochondrien in engagieren in einem aufwändigen Tanz, fügen und trennen in einem dynamischen Gleichgewicht, das ist wichtig für viele biologische Funktionen. Aber mit dem fragilen-X-mutation, „wir sehen, dass die Mitochondrien stärker fragmentiert, kürzere und Runde eher als lang und röhrenförmig, entweder durch verminderte fusion oder eine erhöhte Spaltung,“ sagt Zhao.
Das Ergebnis ist ein neuron mit eingeschränkter Konnektivität und weniger Widerstand gegen zerstörerische oxidative Chemikalien.
„Wenn wir wiederhergestellt Mitochondrien fusion mit gen-Bearbeitung oder eine Chemische Verbindung, die wir zum Teil restauriert, der neuronalen Entwicklung,“ sagt Zhao. „Bei Mäusen, denen FMRP, sind wir auch gerettet, einige verhaltensdefizite mit der chemischen Behandlung.
„Dies ist der erste direkte Beweis, dass der mitochondrialen Dysfunktion trägt zur Pathogenese des fragilen-X“, fügt Sie hinzu, „und ich hoffe, es eröffnen sich neue Untersuchungen und neue therapeutische Entwicklungen.“
Festlegung eines Mechanismus für das fragile-X ist ein Erster Schritt, um die Suche nach Chemikalien, die möglicherweise blockieren oder umzukehren, Mechanismus, sagt Zhao. Jede Behandlung, die entwickelt wurde für diese Mängel könnte verwendet werden, nach der Geburt, während der Periode, wenn die Neuronen beginnen, um zu Reifen, sagt Zhao.