Cell：DNA斷裂與大腦學習及老化相關

　　來自MIT的研究者們發現，神經元活性可以快速大量激活一些早期反應基因，從而促進大腦的學習和記憶。DNA雙鏈斷裂的形成，是一種生理活動，可以快速解除拓撲蛋白對早期反應基因的抑制，從而在神經元中表達這些早期反應基因。這項研究結果，有助于研究人員們研發出新的方法，防治認知下降疾病，例如老年癡呆癥。此項研究于近日發表在Cell雜志上。

　　在此研究之前，研究人員們在小鼠老年癡呆模型上發現，甚至是在疾病的前期，海馬區的神經元已經有大量的DNA損傷，即DNA雙鏈斷裂。為了研究清楚，這些DNA雙鏈斷裂是如何和為什么發生的，哪些基因受其影響，研究人員們使用了神經毒性物質，這些物質可以破壞DNA雙鏈，之后他們提取RNA并進行測序。他們發現，在神經損傷后，有700個基因水平有所變化，其中絕大部分是呈下降趨勢，有12個基因為上升趨勢，包括Fos, Npas4, 和 Egr1。接下來，研究人員發現，拓撲異構酶IIβ介導了DNA雙鏈的斷裂，因為當這個酶被抑制后，DNA雙鏈的斷裂和早期的反應基因均有所下降。最后，利用計算機分析的方法，研究人員研究了早期反應基因附近的基因序列，他們發現，這些基因序列富含一種序列模式，這些序列模式可以與CTCF蛋白結合。CTCF蛋白是DNA不同組件之間相互作用的障礙物。DNA雙鏈斷裂可以清除這個障礙物，從而使早期反應基因表達。

　　在大腦學習及記憶過程中，細胞會有DNA雙鏈的斷裂，從而表達一些基因，為學習和記憶做準備。在年輕的時候，我們的大腦會迅速地修復這些DNA損傷，并維持良好的系統功能。然而，當年老時，DNA損傷修復緩慢時，認知力隨即有所下降。

　　接下來，研究人員們將進一步研究，隨著年齡的增長，DNA修復功能是如何下降的，是否有化合物可以提高DNA的修復功能。