ure Neuroscience：CDK5可影响大脑失调

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Nature Neuroscience：CDK5可影响大脑失调
生物谷报道：得克萨斯大学西南医学中心研究人员领衔的研究团队发现：在大脑中缺乏一种单酶的转基因小鼠比寻常小鼠的学习能力更强，能更快的发现它们周围环境的变化。发表于最新一期《自然神经科学》网络版的该研究成果揭示了一个新的大脑学习机制。研究人员称可利用该机制治疗人类创伤后应激障碍、阿尔茨海默病或药物依赖等疾病。“使小鼠变得聪明（的例子）是非常罕见的，所以一旦成功将具有非比寻常的意义。” James Bibb博士说，他是一名心理学副教授，也是该研究的主要作者。“对这些小鼠来说一切都是有意义的，”他说，“看起来对周围环境敏感性的增加使这些小鼠更 聪明。”转基因小鼠能更快的学会怎样通过水迷宫，能记住在某一个盒子里的震动是缓和的。同样重要的是，Bibb博士说，当环境改变后，比如重新放置水迷宫，转基因小鼠能更快的认识到事情的变化并寻找到新的解决途径。该小组同时也在着手寻找一种不依赖转基因手段但能产生同样效果的药物，并对小鼠的健康和行为进行长期监测。Bibb博士警告说尽管小鼠学习能力提高，但对大脑中缺失Cdk5酶的远期效果的研究将继续进行。该研究成果可用于治疗创伤后应激障碍， 该疾病的主要治疗目的是让病人认识到曾经有威胁的环境不再具有危害性。而且，Cdk5酶与阿尔茨海默病及药物成瘾密切相关，所以如果了解了这种酶影响大脑与行为的途径，就可以有助于寻找一种新的对这两种疾病及其他疾病的治疗方法。Bibb博士说。这项研究的关键是能够在小鼠成年后仅敲除掉脑中的Cdk5基因（而不影响其他部位的Cdk5基因）。这一最近才开展的被称为有条件敲除的技术使进行更复杂的实验成为可能，表现出了比传统敲除技术的优越之处，因为后者只能把整个基因全部敲除。“关掉脑部中的某个基因的表达是一项很先进的技术，”Bibb博士说，“尽管这一技术早已被证实是可行的，但（只有）我们把它 融汇贯通，并用于实际。” 正常情况下，Cdk5与另一个酶协作可以分解一个称为NR2B的分子，NR2B是在神经细胞膜上发现的一种分子，当神经细胞信号分子或神经递质与它结合后 能刺激细胞放电。早先NR2B就被认为与学习的早期阶段有关。这一新研究表明当从大脑中敲除Cdk5后，NV2B的水平显著升高，此时小鼠已为学习做好准 备。Bibb博士说。“我们成功地使这些动物变得更聪明，但在利用这一技术进行操作过程中，我们也发现了一些生化物质，这些物质为发展对各种认知障碍的治疗指明了方向。”他说。研究者们还记录了大脑中海马部位神经细胞的放电，海马是大脑中与学习有关的一个区域。从敲除掉基因的小鼠海马部切除的组织对电刺激 的反应更加强烈，这一事实也支持（转基因）小鼠学习能力更强的研究结果。





Figure 1. Conditional loss of Cdk5 in adult mouse hippocampus.
(a) Cdk5 gene targeting strategy. Inset, PCR genotyping of wild-type (+) and floxed (fl) alleles. (b) Radiolabeled in situ with quantification for hippocampus (Hip), striatum (Str), cortex (Ctx), cerebellum (Cer) and hippocampal layers (n = 6–8) of wild-type (WT) and knockout (KO) mice. (c) Quantitative immunoblots of Cdk5, Cre and -tubulin (Tub) in hippocampal homogenates (n = 20). (d) Cdk5 kinase activity immunoprecipitated from hippocampus. Radiolabeled (32P-H1) and Coomassie-stained (CBB) H1 histone from WT and KO mice were compared with roscovitine (Ros) and IgG controls (n = 6). (e) Radiolabeled in situ for hippocampal Cdk5 mRNA with pseudocolor quantification (+ = high, - = low) (f) Cdk5 and Cre mRNA fluorescent in situ hybridizations with Nissl counterstains in WT and KO CA1 pyramidal neurons. Arrows show neurons with no Cre mRNA or no Cdk5 loss. Data represent mean s.e.m.; * P ** P


Cyclin-dependent kinase 5 governs learning and synaptic plasticity via control of NMDAR degradation
Ammar H Hawasli, David R Benavides, Chan Nguyen, Janice W Kansy, Kanehiro Hayashi, Pierre Chambon, Paul Greengard, Craig M Powell, Donald C Cooper & James A Bibb
Published online: 27 May 2007 | doi:10.1038/nn1914
Abstract | Full text | PDF (451K) | Supplementary Information


相关基因:
CDK5
Official Symbol CDK5 and Name: cyclin-dependent kinase 5 [Homo sapiens]
Other Aliases: PSSALRE
Other Designations: protein kinase CDK5 splicing
Chromosome: 7; Location: 7q36
Annotation: Chromosome 7, NC_000007.12 (150385928..150381831, complement)
MIM: 123831
GeneID: 1020

作者简介:
James Bibb, Ph.D.
Name:
James A. Bibb, Ph.D.
Academic Title:
Assistant Professor
Administrative Title:
Assistant Professor
Primary Appointment:
Psychiatry
School:
Graduate School of Biomedical Sciences

Degree Program:
Cell Regulation
Neuroscience
Department Website:
The Department of Psychiatry Basic Research Laboratories
Lab Website:
The Bibb Laboratory
Physician Profile:
James Bibb, Ph.D.
EDUCATION
1986  University of Kentucky MS Microbiology  
1994  SUNY At Stony Brook Ph.D. Cell & Dev. Biol.
HONORS AND AWARDS
2002  President?s Research Council Distinguished Young Researcher Award The University of Texas Southwestern Medical Center at Dallas  2000  Young Investigator Award from National Alliance for Research on Schizophrenia and Depression (NARSAD)  1998  1997-1998 Huntington's Disease Society of America Research Fellow  1998  National Research Service Award Fellow National Institute of Health, Neurological Diseases and Stroke, National Institute of Health  1993  Sigma Xi Scientific Research Society Award for Excellence in Research