新研究：自閉症基因大量存在於跟學習有關的DNA區域

製造記憶：在小鼠學會一項新任務技能之後，其特定基因組區域鬆開了對組織蛋白的纏繞。

一項新研究表明，讓大腦得以存儲新記憶的過程可能同樣控制著很多自閉症基因。

研究人員發現，疑似引起自閉症的基因在某個基因組區域的分布比預期值高出三倍多，而該區域會在小鼠學會一項新任務技能後變得活躍。這種存在於學習、記憶和自閉症之間的聯繫或能解釋，為什麼很多自閉症兒童存在智力障礙。

「我們在試圖了解學習和自閉症譜系障礙（ASD）之間的重疊，」這項研究的首席研究員、華盛頓州立大學斯波坎分校（WSU Spokane）的生物醫藥科學助理教授露西亞·佩肖托（Lucia Peixoto）說道。研究結果發表在1月16日出版的《科學·信號》（Science Signaling）雜誌之上。

愛荷華大學（UI）愛荷華神經科學研究所（Iowa Neuroscience Institute）的所長泰德·阿貝爾（Ted Abel）表示，科學家可以利用這一信息梳理來自全基因組序列的數據，從而找出跟自閉症有關的變體（佩肖托正是在阿貝爾的實驗室擔任博士後研究員時開始這項研究的）。

遺傳學家面臨的一個挑戰是，搞清楚在基因之外發現的單個DNA鹼基中，哪些單核苷酸多態性（簡稱SNP）是有意義的。新的研究發現可以簡化這種分析：阿貝爾說，研究人員應該聚焦於那些對腦功能至關重要的區域中的變體，而不是考察整個基因組。

「（自閉症）的出現是在在大腦發育過程中，在大腦正在被使用的時候，在人們經歷、體驗的過程中，」阿貝爾說，「所以，考察與生活經歷相關的變化在基因中的表達才是真正的關鍵。」

此外，這項研究還凸顯了不屬於基因的SNP的重要性。

「在很大程度上，非編碼區的SNP遭到了忽略和忽視。」華盛頓特區喬治華盛頓大學（GWU）的生物化學和分子醫學教授瓦萊麗·胡（Valerie Hu）說道，她沒有參與上述研究。

瓦萊麗表示，科學家可以利用相同的方法來觀察特定基因組區域是否會在其他類型的生活經歷（如社會接觸）發生之後被調動起來。

在這項新研究中，研究人員首先讓小鼠學到，其所處圍場的某個角落會經常性地電擊它們的腳。然後，研究人員單獨對小鼠的海馬體進行分析，這是建立長期記憶所必需的一個腦區。

他們使用了一種方法，可以只對鬆散纏繞在組蛋白上的DNA進行測序。收緊這種纏繞就可以通過阻斷表達基因的機制來關閉基因；鬆開纏繞則可以打開基因表達的通道。

接著，研究人員設計了一種演算法，它識別出了2,000多個基因組區域，這些區域在小鼠完成學習任務後鬆開了纏繞。研究人員發現，這些區域跟在小鼠完成任務後改變表達水平的基因存在重疊。

在這個開放的區域，跟自閉症有關的基因也存在過度表達的現象，它們在那些區域的分布比預期值高出了兩倍多。

數據還表明，大腦對學習的反應是把不同版本的特定蛋白拼接在一起：開放區域通常對應於基因編碼區之間的區域，而我們已經知道它們控制著蛋白的拼接。

在這些區域中，有一個位於自閉症基因SHANK3之內。研究人員發現，在小鼠學會一項任務技能後，其細胞開始從合成全長版本的SHANK3蛋白轉向合成較短的版本。他們還發現，SHANK3中一個與該區域重疊的變體跟自閉症存在統計上的關聯。

然而，這種關聯只在白色人種中具有統計上的顯著性。而且，康涅狄格大學（UConn）的遺傳學和基因組科學助理教授賈斯汀·科特尼（Justin Cotney）表示，小鼠大腦中具有開放構象的區域跟人類基因組中的區域可能並不匹配。

佩肖托打算對自閉症患者的全基因組序列進行考察，以找到存在於跟學習有關區域的其他變體。

編輯丨蔡蔡

翻譯丨何無魚

校對丨其奇、LUSEN

來源丨Spectrum

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