脑基础:大脑工作的3d之家

脑基础:大脑工作的3d之家

简介:我们的3d之家让我们的人

来自DNA

对3d之家

蛋白质

3d之家表达如何受到监管

遗传密码的变化

3d之家在神经疾病中的作用

在工作中的3d之家,以获得更好的治疗和治疗

我在哪里可以获得更多信息?

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简介:我们的3d之家让我们的人

3d之家做的不仅仅是确定我们眼睛的颜色,或者我们是否高表发。3d之家位于使我们成为人类的一切的中心。

3d之家负责生产在我们身体中运行一切的蛋白质。一些蛋白质是可见的,例如构成头发和皮肤的蛋白质。其他人在视线之外,协调我们的基本生物学功能。

在大多数情况下,我们体内的每种细胞都含有完全相同的3d之家,但内部细胞内部有些3d之家是有效的,而其他细胞也不是。当3d之家有效时,它们能够产生蛋白质。该过程称为3d之家表达。当3d之家不活跃时,它们是沉默的或无法访问的蛋白质产生。

构成人类3d之家组的约20,000个不同3d之家中的至少三分之一主要是在大脑中的活性(表达)。这是体内任何部位表达的最高比例的3d之家。这些3d之家影响大脑的发育和功能,最终控制我们如何移动,思考,感受和行为。结合我们环境的影响,这些3d之家的变化也可以确定我们是否有特定疾病的风险,如果我们是,它可能遵循的课程。

本宣传册是对3d之家的介绍,他们如何在大脑中工作,以及3d之家组研究如何帮助导致神经系统疾病的新疗法。

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来自DNA

为了了解3d之家如何在大脑中工作,我们必须了解3d之家如何制造蛋白质。这从DNA(脱氧核糖核酸)开始。

DNA是包装成称为染色体的结构的长分子。人类有23对染色体,包括一对性染色体(雌性和XY中的XY)。在每对中,一个染色体来自个人的母亲,另一条染色体来自父亲。换句话说,我们从我们的每个父母中继承了我们的一半DNA。

DNA由两个缠绕在一起形成双螺旋。在每条股线内,称为核苷酸的化学物质用作制备蛋白质的代码。 DNA仅含有四个核苷酸 - 腺嘌呤(A),胸腺嘧啶(T),胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G) - 但是这种简单的遗传字母表是制造人体中所有蛋白质的起点,估计是多达一百万。

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对3d之家

3d之家是一系列DNA,其含有制造或调节特定蛋白质的说明。

使蛋白质称为蛋白质编码3d之家的3d之家。为了使蛋白质,与DNA密切相关的分子,称为核糖核酸(RNA)首先将代码复制在DNA中。然后,细胞内的蛋白质制造机械扫描RNA,以三组读取核苷酸。这些三联网编码了20个不同的氨基酸,这是蛋白质的建筑物块。最大的已知人蛋白是称为三肽的肌肉蛋白,由约27,000个氨基酸组成。

一些3d之家编码不用于制备蛋白质的小的RNA,而是用来告诉蛋白质可以做些什么以及去哪里。这些称为非编码或RNA3d之家。存在比蛋白质编码3d之家更多的RNA3d之家。

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蛋白质

蛋白质形成脑细胞内的内部机械和脑细胞之间的结缔组织。他们还控制允许脑细胞彼此通信的化学反应。

一些3d之家使蛋白质对婴儿大脑的早期发育和生长至关重要。例如,ASPM3d之家使得在显影大脑中产生新神经细胞(或神经元)所需的蛋白质。该3d之家的改变可以引起小头畸形,其中大脑未生长到其正常大小的病症。

某些3d之家使蛋白质反过来制造神经递质,这是从一个神经元到下一个神经元的化学物质。其他蛋白质对于建立与网络中的各种神经元联系在一起的物理连接很重要。

其他3d之家使蛋白质成为大脑中的管家,以良好的工作秩序保持神经元及其网络。

例如,SOD13d之家使蛋白质在神经元中对抗DNA损伤。该3d之家的改变是疾病肌萎缩侧面硬化(ALS)的一种原因,其中肌肉控制神经元的渐进丧失导致最终的瘫痪和死亡。 SOD13d之家被认为是关于为什么神经元死于常见的“散发性”形式的神经元的重要条例没有已知的原因。

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3d之家表达如何受到监管

我们知道通过观察其代码将产生哪种蛋白质,也称为其DNA序列。我们不能预测的是将在制作时或将其制作的蛋白质的量。

每个细胞只能达到其3d之家的一小部分,而其静止休息。例如,在脑细胞中表达的3d之家可以在肝细胞或心脏细胞中沉默。一些3d之家仅在人类发展初期开启,然后稍后沉默。

什么决定了这些3d之家表达的这些独特的模式?像人一样,细胞有一个独特的血统,他们倾向于从父母那里继承特征。因此,细胞的起源会影响它转向制作蛋白质的3d之家。细胞的环境 - 暴露于周围细胞和激素和其他信号 - 也有助于确定细胞所做的蛋白质。这些提示来自细胞过去和环境的暗示通过细胞内的许多监管因素,其中一些在以下部分中描述。

DNA结合蛋白质

在人类3d之家组中约10%的3d之家编码DNA结合蛋白。其中一些蛋白质识别并附着于特定的DNA位以激活3d之家表达。另一种类型的DNA结合蛋白,称为组蛋白,其作为阀芯,其可以保持在紧密线圈中的DNA,因此抑制3d之家表达。

SRNA

散落在整个3d之家组中是激光地调节3d之家表达的许多类型的小RNA(SRNA)。由于它们短的长度,它们能够瞄准,匹配和停用小的遗传密码。

表观遗传因素

表观精神病学来自希腊词epi,含义以上或之外。在广泛的意义上,表观遗传学是指3d之家表达的长期变化,没有遗传密码的任何变化。表观遗传因素包括DNA上的化学标记或标签或可以影响3d之家表达的组蛋白。

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遗传密码的变化

遗传变异是组成3d之家的DNA序列中的永久性变化。大多数变异是无害的或根本没有影响。然而,其他变化可能导致疾病的有害影响。仍然有些人可以长期有益,帮助某种物种适应改变。

单核苷酸多态性(SNP)

SNP是涉及只有一个核苷酸的变化的变化。据估计,人类3d之家组含有超过1000万不同的SNP。因为SNPS在DNA内是如此小的变化,因此它们中的大多数对3d之家表达没有影响。然而,一些SNP负责给我们独特的特质,例如我们的头发和眼睛颜色。其他SNP可能对我们开发常见疾病,如心脏病,糖尿病或中风的风险进行微妙影响。

复制号码变化(CNV)

至少10%的人类3d之家组由CNV组成,其是在每个单独的组合中删除,复制,翻转或以其他方式重新排列的大块DNA。这些DNA的大块通常涉及蛋白质编码3d之家。这意味着CNV可能会改变3d之家如何使其蛋白质变化。

由于3d之家通常发生在两份拷贝中,因此从每个父母中遗传,涉及单一缺失3d之家的CNV可以降低蛋白质的产生低于所需的量。

副本的3d之家太多可能是有害的。虽然大多数帕金森病的病例是散发性的(没有已知的原因),但有些病例已与具有两个或更多个SNCA3d之家的拷贝相关,其编码称为α-突触核蛋白的蛋白质。过量的α-突触核蛋白积累在脑细胞内的团块中,似乎堵塞了细胞的机器。由于不明确的原因,类似的团块与零星帕金森病有关。

单3d之家突变

一些遗传变异较小,仅影响单个3d之家。然而,这些单一3d之家突变可能具有很大的后果,因为它们影响3d之家的制备蛋白质的指示。单3d之家突变对许多罕见的遗传性神经疾病负责。

例如,亨廷顿的疾病是在亨廷顿3d之家中所谓的扩张“三重态重复​​”的结果。正常3d之家通常具有三重态重复​​,其中相同的三重族氨基酸代码在诸如口吃的多次发生。这些重复通常是无害的。

在亨廷顿3d之家中,三重态重复​​为20至30倍是正常的。但在亨廷顿疾病的人们中,重复的数量达到40或以上。该突变产生异常形状的蛋白质对神经元有毒。随着细胞开始死亡,亨廷顿病的症状出现 - 腿部和手臂的无法控制的扭曲运动,肌肉协调的丧失,以及人格和思维的变化。

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3d之家在神经疾病中的作用

已经确定了导致饥饿敦疾病等稀有神经系统疾病的大多数单一3d之家突变。相比之下,仍然有很多关于遗传变异在常见神经系统疾病和病症中的作用的作用,如阿尔茨海默病和中风。一些事情很清楚。首先,对于大多数人来说,3d之家和环境之间的复杂相互作用会影响发展这些疾病的风险。其次,其中已知诸如SNP的特定遗传变异影响疾病风险,任何单一变化的影响通常非常小。换句话说,大多数受冲程或阿尔茨海默病影响的人都经历了在3d之家组和环境中许多“命中”的不幸组合。最后,超越DNA序列的变化,3d之家调节的变化 - 例如,通过SRNA和表观遗传因素 - 可以在疾病中发挥关键作用。

科学家通过进行两种研究,寻找3d之家和疾病风险之间的联系。在3d之家组协会(GWA)的研究中,科学家们在DNA序列中寻找SNP或其他变化,比较具有疾病和受试者的受试者(人,实验室动物或细胞)的3d之家组。在另一种称为3d之家表达谱的研究中,科学家寻找与疾病相关的3d之家表达和调节的变化。

两种研究通常使用称为DNA微阵列的装置,该装置是一种小芯片,有时称为3d之家芯片,在DNA片段行上涂有排。片段作为从血液或组织样品中分离的DNA(GWA研究中)或RNA(3d之家表达分析中的RNA(在3d之家表达分析中)。

科学家越来越多地通过直接测序进行这些研究,这涉及通过核苷酸读取DNA或RNA序列核苷酸。测序曾经是一个耗时和昂贵的程序,但是一种新的一组被称为下一代测序的技术已经成为获得3d之家组详细读数的有效,经济高效的方法。

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在工作中的3d之家,以获得更好的治疗和治疗

医生可以调假基于DNA的测试,寻找引起单一3d之家突变疾病,如Duchenne肌营养不良,神经纤维瘤病1型和亨廷顿的疾病。遗传测试通常用于确认已经存在症状的人的疾病的诊断,但它们也可用于建立有疾病风险但尚未产生任何症状的个体中突变的存在。

在实验室中,GWA研究和3d之家表达分析研究导致疾病预防,诊断和治疗的新可能见解。当科学家识别与疾病相关的3d之家或3d之家调节途径时,他们发现潜在的治疗目标。

理解3d之家与复杂疾病之间的关系也有望在个性化医学中发挥重要作用。有一天,基于微阵列的3d之家组扫描可能成为估计一个人的遗传风险,估计脑卒中等疾病,阿尔茨海默病,帕金森病和某些脑癌症等疾病的遗传风险。此外,研究人员希望开发与一个人独特的遗传概况相匹配的定制药物“鸡尾酒”。研究人员认为,这些定制的药物的可能性低于目前的药物,以引起副作用。

RNA干扰(RNAi)是一种利用小RNA改变3d之家表达的能力的技术。将来,RNAi可以治疗,以便能够向上升温,这种3d之家已经异常沉默,或者拒绝过度活跃的3d之家。在这些治疗成为现实之前,仍有许多技术障碍能够克服。例如,研究人员尚未知道如何最好地将这些分子送到神经系统。

这些只是科学家正在使用关于3d之家表达的新发现知识的途径中的一些方式,使生活障碍的人们更好。

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我在哪里可以获得更多信息?

有关国家神经障碍和中风资助的其他神经系统疾病或研究计划的信息,请联系研究所的大脑资源和信息网络( ) 在:



P.O.框5801.

Bethesda,MD 20824

(800)352-9424

www.ninds.nih.gov.

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编制:

通信办事处和公众联络

国家神经障碍研究所和中风

国立卫生研究院

Bethesda,MD 20892



NIH 公布No.10-5475.

2010年7月

卫生相关材料仅供参考提供信息,并不一定是由国家神经系统疾病和中风或任何其他联邦机构的官方地位或官方地位。关于治疗或护理个人患者的建议应通过与审查该患者的医生进行磋商,或熟悉该患者的病史。

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