这项由 Per Uhlén 教授领导的研究提出了风险基因 CACNA1C 如何影响大脑功能和精神疾病风险的模型和机制。
在卡罗林斯卡医学院医学生物化学和生物物理学系，Per Uhlén 教授及其同事研究了钙 (Ca2+) 通道基因 CACNA1C 在大脑发育过程中的作用。大型遗传学研究先前已表明 CACNA1C 与双相情感障碍和精神分裂症有关，但至于如何仍未解决。在正常情况下，CACNA1C 将电活动转化为细胞内信号，包括细胞溶质 Ca 2+浓度的瞬时或振荡变化，从而调节细胞中的关键生物过程。
自发活跃
Uhlén 实验室之前已经表明，未成熟的神经元表现出自发的电活动和 Ca2+活动，这些活动建立了复杂的网络回路，这在包括细胞分裂和细胞分化在内的大脑发育过程中是必不可少的。
“我们表明 CACNA1C 可能在该活动中发挥重要作用。使用数学模型，我们可以模拟蜂窝网络中的电活动和 Ca2+活动，并研究微调某些参数时对网络的影响， ”乌伦教授说。
他们发现 CACNA1C 作为分子开关发挥作用，可以刺激广泛的网络活动。这些模拟也可以通过电生理实验得到证实，其中应用仅对应一个离子通道的 1 pA 小电流是触发自发网络活动的临界点。
改变大脑解剖结构
研究人员还测试了敲除小鼠前脑中 CACNA1C 的效果，这会导致未发育神经元的自发活动减少，并改变特定大脑区域的大小。此外，他们发现当 CACNA1C 被敲除时，小鼠表现出焦虑增加的迹象。
“我们的研究结果提供了有关大脑发育机制的重要功能和分子信息。我们希望这些发现将为与 CACNA1C 相关的精神疾病患者开发新疗法提供信息，”Uhlén 教授说。
总之，该研究证明了风险基因 CACNA1C 如何影响细胞信号传导、大脑发育和精神疾病风险的模型和机制。
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