Nature Neuroscience：经历新环境或可导致DNA双链断裂

邓文龙

Nature Neuroscience：经历新环境或可导致DNA双链断裂

来源：Nature Neuroscience

2013-6-27 17:26:48

关键词： DNA 修复 神经细胞

与面对新环境一样，一些看似不唐突的经历可以增加小鼠的大脑活动并可导致其神经细胞中的DNA受损，《自然—神经科学》刊登了这一研究结论。该项研究还认为，这种影响在神经退行性疾病中会加大。

Lennart Mucke等人发现，小鼠在经历全新环境时，其大脑中包括齿状回（空间记忆所需要的一个区域）在内的某些区域的神经细胞会产生DNA双链断裂现象。但是，这些断裂的DNA中有许多会通过细胞的DNA修复机制在24小时内得到修复。他们还发现，将神经细胞暴露于β淀粉样蛋白（一种会在阿尔兹海默症病人脑内不断积累的蛋白片段，可能是该病的主要病因）中会增加活跃神经细胞中的DNA双链断裂数。研究人员报告称，通过降低微管稳定蛋白tau的水平浓度或者使用抗癫痫药物levetiracetam的方式来阻断异常的大脑活动可以减少这些活跃神经细胞中DNA双链断裂数的增加。

这项研究的数个结论表明DNA修复机制是在较寻常的大脑活动中保持神经细胞健康和稳定的关键因素，而且暗示了另一种机制的存在——利用该机制，β淀粉样蛋白的积累可以加重神经细胞负担从而可能击败DNA修复机制，并导致神经退化以及相关疾病的产生。

http://www.nature.com/neuro/journal/v16/n5/full/nn.3356.html

邓文龙

顶级期刊聚焦DNA双链断裂（DSBs）

生物谷  2013-4-3   

最近，有关DNA双链断裂（DSBs）研究成果相继发表在顶级期刊Nature杂志子刊上。首先科学家提出一种利用全基因组技术进行DNA双链断裂（DSBs）作图新方法，相关研究成果荣登Nature Method杂志。于此同时，Nature杂志另一子刊Nature Neuroscience也刊登了一项成果，讲述了引发DNA双链断裂的因素。

Nature.Med：全基因组DSB作图新方法

近日，科学家提出一种利用全基因组技术进行DNA双链断裂(DSBs)作图新方法，这种作图法以单核苷酸为基本单位，称之为BLESS(direct in situ breaks labeling, enrichment on streptavidin and next-generation sequencing)，相关研究论文于2013年3月20日在线发表在Nature Method杂志上。

此项研究由德国法兰克福歌德大学医学院生物化学研究所 II、美国得克萨斯医学科大学转化科学研究院等处研究人员共同完成。

研究人员利用人类和小鼠细胞以及不同的DNA双链断裂(DSBs)诱导因子和测序平台对BLESS法进行验证。BLESS能够识别端粒末端、SCE核酸内切酶诱导的DNA双链断裂以及复杂的DSB全基因组。作为一种原理证明，我们让人类细胞复制压以敏感性基因组为特点，确定了> 2,000非均匀分布的阿非迪霉素敏感区(ASRS)，它们中基因过多，富含微卫星重复序列。人类癌症重排区也富含ASRS，许多癌症相关的基因对复制压具有极高的敏感性。

研究人员称，这种新方法适合各种细胞核实验条件下DSBs全基因组作图，其特异性和分辨率是现在的技术无法实现的。



Nat.Neu：神经元DNA双链断裂的诱导因素

DNA双链断裂一般被认为是一种严重损伤，可能只是神经元一天的工作。近日，研究小鼠的科学家报告称，由暴露在新环境条件刺激作用下，激活正常神经可引发临时DNA断裂。此外与阿尔茨海默氏症相关蛋白的表达加重了这种损伤，但阻碍神经元的激活能保持DNA断裂处于正常水平，这为防止认知能力下降提供了一个新途径。

这篇题为“Physiologic neuron activity causes DNA double-strand breaks in neurons, with exacerbation by amyloid-?”的研究论文于2013年3月25日在线发表在Nature Neuroscience杂志上。



罗格斯大学的神经遗传学家 Karl Herrup表示，这项工作令人惊叹。DNA损伤对神经元的伤害极其危险。它无可更换，细胞必须从这些断裂中获取某些有价值的物质。Herrup并未参与此项研究。

加州大学神经科医生 Lennart Mucke，在他研究改变阿尔茨海默氏病(AD)基因组稳定性，偶然发现这种逮捕概念：切断和修复DNA是正常大脑活动的一部分。AD特征?是淀粉样蛋白和受损的神经元DNA纠结成块。带着期望了解更多有关DNA损伤及其相关高水平的淀粉样蛋白，Mucke的团队将研究焦点放在双链DNA断裂上，这是神经科学家认为最严重的损伤形式。

此研究小组揭示了一种自然行为，如探索一种新环境，能引起野生型年轻成年小鼠DNA双链断裂(DSBs)。DNA双链断裂(DSBs)发生在多个脑区域，但在海马齿状回神经最丰富。海马齿状回神经参与学习和记忆，能在24小时内修复。感受器或光刺激下增加的神经元活动，增加了相关神经元DNA双链断裂(DSBs)，而非不相关的神经网络。

人淀粉样前体蛋白(hAPP)转基因小鼠增加了基线神经元DNA双链断裂(DSBs)，且在探索新环境后出现严重和长期的DSBs。其中hAPP可刺激AD关键方面。

hAPP 小鼠中，抑制神经元异常活动的中断以及学习和记忆提高，使小鼠中DNA双链断裂(DSBs)水平正常化。神经细胞培养中，阻断突触外NMDA型谷氨酸受体能阻止β-淀粉样蛋白(Aβ)诱导的DNA双链断裂(DSBs)。因此，神经细胞DNA双链断裂(DSBs)的明显增加，是由于大脑生理活动引发的，且β-淀粉样蛋白(Aβ)加剧DNA损伤极有可能是由于突触功能障碍引发的。