SHANK這一家子自閉症基因

2021-02-08 椰菜耶

在《自閉症基因系列之SHANK3》一文中,椰菜君把之前零碎寫的幾篇SHANK3基因文章整理到了一起,以便閱讀。文後有讀者留言提出,是不是可以談談SHANK2這個基因?本文是對該留言的回答,也是對前文的補充。


SHANK3,SHANK2,自然還有SHANK1,是一個小小基因家族的三兄弟。當然為政治正確起見,是三姐妹,或者是三兄妹、三姐弟都可以,總之一家人。不過一家人是一家人,它們卻不住在一起:SHANK3住在22號染色體,SHANK2住在11號染色體,而SHANK1住在19號染色體。


所以一個八卦問題就是,既然沒住一起,咋就找到它們三個,還覺得是一家人呢?


 這就要扯到30年前了。那時候,神經科學才和分子生物學結合沒幾年,迎著風口飛的少數幾位科學家正在攻城略地,開始在分子水平上理解神經是怎麼工作的。其中就有人想搞清楚,神經元上面的那些信號受體,比如穀氨酸受體啊之類,是怎麼巴在細胞膜上面,沒有隨風飄來飄去的呢?


當時已經知道,穀氨酸受體會連結在一種叫做PSD95的蛋白質(對應的基因是DLG4)上,而PSD95又連結在一個叫做GKAP的蛋白質上。所以這人就想,嗯,那GKAP連結在啥蛋白上面呢?不如順藤摸瓜,摸一摸?

事實上他是拿GKAP這個蛋白當魚餌,丟下去看看哪些蛋白會咬鉤。這一釣就釣出了三條魚:SHANK1,SHANK2,SHANK3。


這三種蛋白質約50%的胺基酸序列是相同的,並且都含有5個結構和功能相似的部分ANK、SH3、PDZ、Pro和SAM,都和GKAP親密接觸,讓人一看就知道是該是一家人。


具體點是這樣的:

這個示意圖顯示,在神經元突觸上面,SHANK蛋白起著一個關鍵的多功能支架作用。比如,NMDA受體,還有神經元連結蛋白NLGN,都通過PSD95和GKAP連結在SHANK上,mGLU受體則通過Homer連結在SHANK上,而SHANK又通過fodin蛋白和F-actin連結,最後F-actin把這一串蛋白質錨定在神經元細胞膜上面。


可見,如果SHANK出了問題,比如有某種突變大幅度改變了結構,或某種突變弄掉了半截,或少了一條基因,都會影響到神經元突觸的形成和功能,自然也就會導致神經功能出現問題,表現出各種症狀,包括但不限於自閉症。


就自閉症而言,目前在Safari自閉症基因資料庫中,SHANK3和SHANK2被列為1類高危基因,即有充足的證據表明它們和自閉症關係緊密,單基因突變足以導致自閉症。但SHANK1目前還列為2類危險基因,表明還沒有收集到足夠多和足夠明確的證據。


至於為什麼平常都是談論SHANK3,弄得好像小弟風頭最健,壓過了大哥。其實原因很簡單,就是當年給這三個基因取名字的時候,是按實驗處理的先後順序排的。只是不到兩年後,就有人在研究22號染色體末端q13.3缺失患者的時候,發現丟失的關鍵基因就是SHANK3。由於這些患者為數不少,自然SHANK3得到的關注也就最多,研究也就最深入了。當然,這也和哥三個中,只有SHANK3位於22號染色體的最末端,相對更容易丟失有關。 


知道SHANK家有三個兄弟,對我們研究相關疾病會有很大作用。比如,因為三個兄弟互親互愛相互扶持,不僅可以在一定程度上解釋為什麼同為SHANK3基因缺失患者,症狀卻有輕有重,甚至有可能用來作為尋找治療辦法的途徑。又比如,治療SHANK3基因缺失患者的某些辦法,是不是也可以套用在另外兩種SHANK基因患者身上?等等。


本公眾號的文章不構成任何醫療建議,只提供觀點。


關於作者:理學博士,曾在中山大學教書,愛好閱讀和寫作,日常遛貓,賣文賺貓罐頭。

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