替代基因产物的共表达有助于神经元的形成

人类基因组包含约 20,000-25,000 个蛋白质编码基因，与蠕虫和苍蝇的基因数量惊人地相似。我们的有机体和行为的复杂性从何而来?在许多基因中，称为“外显子”的编码区被中间的“内含子”分隔开。哺乳动物可以通过去除内含子并以组合方式连接外显子来显着增加其分子复杂性。这种被称为“选择性剪接”并允许单个基因产生多种蛋白质变体的过程在哺乳动物大脑中尤其普遍。然而，选择性剪接在多大程度上增加了单个神经元中功能重要的蛋白质的数量仍然是一个悬而未决的问题。

伦敦国王学院 IoPPN 发育神经生物学中心 (CDN) 与新加坡杜克-新加坡国立大学医学院以及美国基因泰克生物信息学和计算生物学系合作进行的一项新研究表明，神经元经常共同表达来自同一基因的功能不同的替代产品。在这种情况的一个具体例子中，细胞极性因子 Cdc42 的两种替代变体在同一神经元中同时出现对于单个轴突和多个功能树突的正确发育至关重要。这一发现的一个基本含义是，选择性剪接可能有助于单个细胞增加其蛋白质产物的多样性，从而促进复杂形状和功能的获得。

“我们研究的另一个重要方面是，至少对于某些基因来说，替代基因产物的共表达似乎是一个主动调节的过程，而不仅仅是“剪接噪音”的结果。”CDN 的 Karen Yap 说道。该研究的作者。

CDN 的最后一位作者尤金·马克耶夫 (Eugene Makeyev) 博士表示：“我们相信，该领域的更多研究将进一步强调单细胞水平上异构体共表达的功能重要性”。

重要的是，在小鼠体内阻断 Cdc42选择性剪接的基因修饰会导致轴突和树突形成错误，并最终导致结构和行为异常。这表明两种 Cdc42 变体的平衡共表达对于大脑的正常发育至关重要。未来探索这种可能性的工作可能会对人类福祉所必需的机制和疾病放松管制产生新的见解。