科學新知

科學家辨識出長壽之鑰--粒腺體DNA突變

加州理工學院的研究者發現,百歲人瑞粒腺體(mitochondria)DNA突變的可能性為其他人的五倍。粒腺體DNA為一種母系遺傳物質。而粒腺體是人體中的發電廠,可將葡萄糖氧化產能,提供人體能量所需。

科學家首次辨識出在百歲老人身上常見的遺傳突變,但加州理工學院分子生物學教授阿塔爾迪(GuiseppeAttardi)博士表示:「我們目前還不確定,這些分子在複製的過程中受氧化的損害程度是否較小。目前正在進行更多的研究,來進一步確定這種遺傳突變確切的生理影響。」

研究顯示,這關鍵的突變改變了粒腺體DNA開始複製的位置,也許還能加快複製速度,進而讓人體更快地更新受損的分子。在對52名義大利人瑞的研究中,科學家在同一處控制區域發現相同的突變;在分析白血球細胞的粒腺體DNA時,他們發現這52人中有17%擁有名為C150T轉移的特殊突變,而在99歲以下的117人中只有3.4%擁有這種突變。

為觀察上述突變是否由遺傳獲得,科學家分析了同一人9歲和19歲時的皮膚細胞。結果顯示,有些人的這種突變是從母親遺傳而來;而另外一些人是在成長過程中發展出這個突變。所以百歲人瑞中存在的C150T突變,可能有利於人類的生存。

垃圾基因不容小覷

西奈山醫學院L. Alison Mclnnes與其研究小組發現,造成行為異常的基因存在基因組中負責製造smnRNA(small non-messenger RNA)的地方,而非在負責製造蛋白質的基因上面。

早期科學家認為smnRNAs與內含子(introns)一樣,屬於垃圾DNA(junk DNA),不具有太大的功效。不過,澳洲昆士蘭大學研究人員曾發表一理論認為,這些垃圾基因事實上會形成一個強而有力的網絡,可以在某些特定的時間開啟或關閉基因的作用。

CRH荷爾蒙(corticotrophin-releasing hormone)是人類與哺乳類動物對抗外界威脅的重要物質。可在神經系統中多處發生作用,因而控制人類對於壓力所產生的多種反應。如果CRH荷爾蒙的神經活動產生變化,將造成多種精神性疾病,例如沮喪、焦慮與厭食症等。研究人員發現,製造CRH荷爾蒙的基因中,其內含子所產生的smnRNA會與NMDA-glutamate接受器鍵結。而這鍵結與精神分裂症與其他神經退化性疾病有關,值得科學家在做更進一步的研究。

資料來源:Biocompare

 

 

記憶連線 基因主控

BDNF基因缺陷 破壞記憶

腦部海馬迴是掌管記憶之處,如果在此區域的神經細胞無法與鄰近的細胞連線,就無法形成記憶。海馬迴腦區的BDNFbrain derived neurotrophic factor)基因會製造BDNF蛋白。一般人有一對BDNF基因,一半是來自父親,另外一半來自母親;但是據統計,有三分之一的人的BDNF基因有點缺陷,這有小變化的基因稱為「metBDNF基因」。美國國家衛生院D. Weinberger博士在二月份的《細胞(Cell)》中報告,met BDNF基因製造的蛋白不容易流動,會變成一團膠體,集中在神經細胞旁,無法與鄰近的神經細胞連接形成記憶網路。同時,正常BDNF蛋白的產量下降,破壞了記憶的運作程序。Weinberger並推測,met BDNF基因也會影響到阿滋海默症及一些腦神經萎縮症,尤其是腦的老化程序。

 

Apoe4基因 攸關阿滋海默症

杜克大學的M. Doraiswamy教授對腦的老化提出一項研究報告:帶有Apoe4基因的人腦筋老化會比不帶Apoe4基因的人來得快。此基因會製造Apoe4蛋白,而這蛋白會與β-澱粉狀蛋白(β-amyloid protein)結合而在腦部累積成團,這就阻擋住神經細胞間的連線,無法形成記憶。

罹患阿滋海默症的患者就常帶有一個或一對的Apoe4基因。據統計,有一對Apoe4基因的人,在75歲罹患阿滋海默氏症的機率是90%;如果只有一個,則降為45%;不帶Apoe4基因的人,只有20%;且年齡愈高,罹患率愈大。

 

CREB蛋白 讓腦筋「蛂v得慢

2000年諾貝爾生醫獎得主,即美國紐約哥倫比亞大學Eric Kandel教授,他在2002年提出一項以小鼠做記憶實驗的研究報告,其研究重點在於:學習、記憶功能與控制神經傳遞分子cAMPcyclic adenosine monophosphate環單磷酸腺脢)的關聯性。

他發現CREB蛋白(cAMP response element binding protein)的產量會影響可活化形成長期記憶的基因,他以測量LTPlong-term potentiation)的變化來衡量記憶,找到學習與記憶的密切關係。而目前已經在研發可以促進記憶的藥物。

最近科學家利用功能磁共振影像術(fMRI)來測量腦進行各種記憶的程序,不同種類的記憶會發生在不同的腦部位;例如:事件的記憶發生在海馬迴,感情的記憶發生在杏仁體等。

而記憶的發生牽連到神經細胞間的連線,記憶的儲存及事後的回憶取檔,必須能找到這些神經細胞間的連線,多次的刺激會牽連三個以上的神經細胞,使連線更強固,事後也就比較容易找到舊檔,且找到的記憶準確度也比較高。同理可證,多次複習便可幫助記憶一些困難及不容易理解的課題。

 

諾貝爾化學獎 阿格瑞、馬金農膺殊榮

2003年諾貝爾化學獎的殊榮,由兩位美國科學家彼得.阿格瑞及羅德利克.馬金農贏得。因為他們發現細胞膜上的「水通道」微細孔洞,精研水分及鹽類(離子)如何進出生物體細胞,對我們了解許多疾病,極其重要。阿格瑞現年五十四歲,任職於美國馬里蘭州巴爾摩市約翰霍普金斯大學醫學院。今年四十七歲的馬金農,是紐約洛克斐勒大學郝爾德休斯醫學研究所的一員。

人體由大約七%的含鹽水分組成;人體細胞必定有特定管道來轉運水分,然而,直到阿格瑞在一九八八年才成功析離出一種細胞膜蛋白質。他的發現最後揭示一整系列現稱為「膜孔蛋白」的通道。

而馬金農的貢獻則在細胞離子通道的領域;他在一九九八年便發現「鉀離子通道的空間結構」等等,此結構是可擴張細胞膜的蛋白質,形成通道供無機鹽離子流過細胞膜。離子通道可以因應不同的分子信號而開閉。而還可控制心跳的快慢,調節荷爾蒙的分泌,且產生電脈衝,成為神經系統當中資訊傳遞根基。

他們的發現對理解生命過程無比重要,不僅對人類或其它高等有機物如此,對了解細菌及植物亦然。