医学进展
2019年12月号

神经元产生的小RNAs跨代调控行为

作者:李伟

在人体的不同组织中,神经系统收集和组织环境信息的能力是无与伦比的。从古代开始,许多人就推测大脑活动可能以某种方式产生可遗传的变化,从而影响下一代的命运。神经系统控制后代这一点可能会产生深远的影响,然而,这种猜测违背了德国生物学家魏斯曼(1834~1914) 提出的著名的“魏斯曼屏障(Weismann Barrier)”学说,即只有发生在生殖细胞中的变化才是可以遗传的,而出生后由环境改变引起的变化是不能遗传的。但近年来越来越多的研究显示,亲代的神经反应会影响后代的行为,但其内在的影响机制仍不清楚。

最近,来自以色列特拉维夫大学的科学家利用线虫揭示了神经元中表达的双链RNA结合蛋白RNAi deficient 4(RDE-4)通过调控小RNA的生物合成来控制线虫趋化行为的代际间传递。

在秀丽隐杆线虫中,亲代反应可以传递给特殊小RNA,这些小RNA可以跨代调控基因表达。在这项研究中,研究者通过实验证明了一个神经过程可以影响下一代。神经元特异性合成依赖于RED-4的小RNA,调控生殖系统的内源性小干扰RNA (siRNAs)和多代生殖系基因表达。此外,神经元中的小RNA通过产生HRDE-1生殖系控制后代至少三代的趋化行为。针对这些小RNA,研究者鉴定了保守基因saeg-2,该基因在生殖系中发生了跨代下调。应激条件下,趋化行为需要神经元小RNA生成后saeg-2沉默。因此,研究者提出了一种基于小RNA的神经过程跨代通讯机制。

传统理论认为大脑活动会影响后代命运的观点与生物学的核心原则相悖。此项研究中研究人员描述了一种基于RNA的新机制,即神经元对环境线索的反应可以转化为影响后代行为的可遗传信息。但研究人员们也指出,目前这一结果只适用于线虫,在人类中未必适用。在高等动物中,记忆是否可以遗传,还需要进一步的研究和探索。(编译:李伟)

参考文献:Cell 2019;177:1814-1826

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