Only Perception: 與 RNA 相關之內含子引導神經細胞通道的產生

2008-02-14

與 RNA 相關之內含子引導神經細胞通道的產生

RNA-associated introns guide nerve-cell channel production
http://www.physorg.com/news121436419.html

February 05, 2008

賓州州立大學醫學系的研究者發現，與 RNA 相關之內含子（introns），或對某些人而言是所謂的垃圾 DNA，是種製造神經細胞電通道的重要分子嚮導。資深作者 James Eberwine，PhD，Elmer Bobst 藥理學教授，以及第一作者 Kevin Miyashiro，還有 Thomas J. Bell, PhD，二者都在 Eberwine 的實驗室，在本週線上早期版的 PNAS 報告他們的發現。

在神經細胞中，某些離子通道位於樹突（dendrite）裡，那從神經元的細胞本體分枝出來。樹突偵測其他神經元的軸突（axons）傳送到神經元的電與化學訊號。樹突電通道當中的異常涉及伊比力斯症（epilepsy，即癲癇）、神經退化性疾病（neurodegenerative diseases）與認知失調以及其他症狀。

內含子通常被視為在基因序列中所發現的一連串「垃圾」DNA。而（信使） RNA（前身）（pre-mRNA）上的內含子，在（成熟的）mRNA（信使 RNA）轉錄至細胞質以及轉譯成蛋白質之前，通常會在細胞核內被剪除（excised）。在 2005 年，賓州小組首先發現樹突有能力剪接（splice）mRNA，這種過程一度被認為只發生在細胞核當中。

現在，在當前的研究中，這個小組發現一種為神經細胞電通道（稱為 BK 通道）編碼的 RNA 包含了內含子，而那出現在細胞核外面。這種內含子在確保有作用的 BK 通道能在細胞適當的地點裡被製造當中，扮演了一種相當重要的角色。

當這種包含內含子之 RNA 被剔除（knocked out）後，將剪接過的成熟 RNA留在細胞核中，此細胞的電特性就會變得不正常。"我們認為包含內含子之mRNA 是以樹突為目標，在此樹突將其剪接成通道蛋白，並局部插入到樹突中稱為樹突棘（dendritic spine）的區域。樹突棘是大多數來自於其他細胞之軸突接觸某一特定神經元以促進神經元溝通的地方，" Eberwine 說。"這是第一項證據：一個包含內含子之 RNA 在細胞核外，為關鍵細胞功能所用。

"內含子作用如同一位嚮導或守門人，" Eberwine 說。"它使 mRNA 鎖定（key）樹突以進行局部的基因表現控制，並最後在通道蛋白完成之前將之移除。就因為內含子並不在最後的通道蛋白中，並不表示它沒有重要的用途。"

該小組推測內含子可能控制有多少 mRNA 被帶到樹突，並轉譯成有作用的通道蛋白。對電脈衝來說，數量正確的通道跟適當形成的通道一樣重要。

研究者相信，在神經元中這樣的細胞質 RNA 控管是種普遍的機制。鑑於突樹在各種生理機能當中的核心角色，他們希望這種新知對於了解記憶與學習之下的分子基礎以及起因於神經疾病之認知功能障礙有所幫助。

※ 相關報導：

＊ Cytoplasmic BK_Ca channel intron-containing mRNAs contribute to the intrinsic excitability of hippocampal neurons
http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/105/6/1901

Thomas J. Bell, Kevin Y. Miyashiro, Jai-Yoon Sul,
Ronald McCullough, Peter T. Buckley, Jeanine Jochems,
David F. Meaney, Phil Haydon, Charles Cantor,
Thomas D. Parsons, and James Eberwine
PNAS - February 12, 2008 - vol. 105 - no. 6 - 1901-1906
doi: 10.1073/pnas.0711796105