mRNA乙酰化修饰在神经系统的功能研究进展

RNA存在多种化学修饰,这些修饰赋予核苷酸结构多样性,参与调控RNA代谢、蛋白质合成和多种细胞功能。目前真核细胞中唯一已知的RNA乙酰化修饰即N4-乙酰胞苷(N4-acetylcytidine, ac4C)。以往的研究表明,ac4C主要发生在核糖体RNA(ribosome RNA, rRNA)和转运RNA(transfer RNA, tRNA)。最近的研究表明,ac4C也可以发生在信使RNA(messenger RNA, mRNA),并促进mRNA的稳定性和翻译效率。相对于被广泛研究的mRNA甲基化修饰(如m6A),人们对ac4C修饰的功能和调控机制的研究尚处于起步阶段。本文主要综述mRNA的ac4C修饰在神经系统生理和病理过程,如学习记忆、疼痛及阿尔茨海默病中的作用,并讨论ac4C研究领域有待解决的关键科学问题,以促进RNA化学修饰调控神经功能的研究。

小鼠前额叶皮层出生后发育过程中篮状细胞的电生理特性和基因表达变化

篮状细胞是一类表达小清蛋白(parvalbumin,PV)的抑制性中间神经元。本文利用增强绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,EGFP)标记篮状细胞的G42转基因小鼠,研究小鼠前额叶皮层出生后发育过程中篮状细胞的电生理特性和基因表达变化。麻醉下取出生后第7天(postnatal day 7,P7)、14天(P14)和21天(P21)G42小鼠的前额叶皮层脑组织,制作脑片,人工脑脊液中孵育1 h后利用全细胞膜片钳技术记录篮状细胞的电生理特性;另外,消化上述时间点的脑组织,用流式细胞术分选EGFP标记的篮状细胞,建库后进行转录组测序。从P7到P21,篮状细胞的静息膜电位(resting membrane potential,RMP)超极化程度越来越大,膜输入阻抗(membrane input resistance,Rm)逐渐降低;动作电位(action potential,AP)幅度逐步增大,AP持续时间逐渐缩短,而AP阈电位无显著变化;自发兴奋性突触后电流(spontaneous excitatory postsynaptic currents,sEPSCs)的频率逐渐变大,但幅度无显著变化。转录组测序发现,P14相对于P7的篮状细胞有682个基因的表达水平发生显著改变(22个基因上调,660个基因下调),而P21相对于P14的篮状细胞仅有176个基因的表达水平发生显著改变(107个基因上调,69个基因下调)。这些发育过程中的差异表达基因主要富集在神经凋亡、RNA剪接、高尔基体囊泡转运和轴突导向生长等生物学通路。以上结果揭示了篮状细胞成熟过程中的电生理特性和基因表达变化规律,为进一步研究调控篮状细胞发育的分子机制提供了新的线索。

表观遗传与神经精神疾病

神经精神疾病的病因复杂,涉及基因和环境因素的相互作用。表观遗传学(epigenetics)调控并不改变DNA序列,而是通过DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA、RNA修饰等多种机制来调节基因表达和活性。近年来,表观遗传学调控被认为是介导环境-基因相互作用的重要机制,逐渐引起了人们的广泛关注。表观遗传学机制在神经系统的发育、功能维持及疾病进展中发挥关键作用。大量研究探讨了表观遗传修饰在神经系统中的重要作用。例如,DNA甲基化作为调节神经元内基因表达的重要机制,在精神分裂症、自闭症谱系障碍等精神疾病中呈现出显著异常[1,2]。