一种在大脑中大量发现并位于人类染色体7q31–32上的基因
一种在大脑中大量发现并位于人类染色体7q31–32上的基因——在记忆形成、自闭症、脊髓损伤以及确定恶性潜能、发育中起着关键作用和胶质母细胞瘤 (GB) 的进展，这是一种涉及大脑和/或脊髓的侵袭性癌症。在《中华医学杂志》(2023 年 1 月 5 日第 136 卷第 1 期，2023 年 2 月 10 日在线)发表的一篇评论文章中，研究人员阐明了该基因调控的关键生理机制及其突变的影响。
中国中南大学的资深作者吴明华博士说， “在这篇综述中，我们主要讨论了LRRC4通过促进兴奋性突触和长时程增强 (LTP) 的形成对记忆的影响， LRRC4突变对记忆的影响精神神经症，以及LRRC4在 GB 发生和发展中的新机制。”
我们的大脑以复杂的方式运作，每个区域都扮演着特定的角色。例如，海马体是大脑的记忆中心——它协调学习和记忆的表现。海马体接收到来自大脑皮层的信息后，对信息进行处理，然后形成记忆，并借助神经元突触进行存储。非常有趣的是，LRRC4——也被称为“netrin-G 配体 2(或NGL2) ”——已被证明与蛋白质 netrinG2 相互作用，后者控制神经回路和突触的形成，甚至在大脑中也是如此。LRRC4 / NGL2在多个关键脑区高表达，也支持海马体的记忆形成。因此，删除LRRC4基因对海马体中的突触可塑性(即神经元突触根据需要重塑的能力)和记忆形成产生不利影响。
在实验室老鼠身上进行的实验揭示了有趣的事实。例如，LRRC4在小鼠大脑的早期(胚胎)发育过程中不存在。然而，随后LRRC4表达的增加与神经元突触的形成有关。此活动由小鼠胚胎海马神经元与LRRC4共同介导。上述基于动物模型的实验证明了LRRC4在学习和记忆形成中起着关键作用。
该基因似乎也在小鼠的神经纤维(或轴突)介导的视觉中发挥重要作用。从发育中或成熟小鼠的视网膜水平细胞或神经元中去除LRRC4会导致异常的轴突生长和突触减少。当重新引入LRRC4时，神经元功能得以恢复。
研究还表明LRRC4促进突触前和突触后连接。它还促进神经元蛋白 N-甲基-D-天冬氨酸受体或“NMDAR”的积累，从而导致兴奋性突触的形成，在神经传递中起关键作用。这一观察再一次强调了LRRC4在神经元回路中 的重要性。
LRRC4和 NMDAR之间的协同作用具有重要的生物学意义。实验室实验证明，长时程增强 (LTP) - 一个涉及加强神经元突触和促进神经元之间信号传输的过程 - 得到了 LRRC4 的帮助。缺乏LRRC4基因的小鼠表现出 LTP 抑制。然而，由于 NMDAR 是诱导 LTP 的触发器，因此可以通过用药物激活 NMDAR 来轻松逆转这种抑制作用。
LRRC4 似乎也在各种病理学中发挥重要作用。这篇综述的主要作者、同时在中国中南大学进行研究的邓坤博士补充说： “ LRRC4的异常被认为与自闭症和脊髓损伤的发生有关。” 先前的研究还表明，LRRC4可减轻多发性硬化小鼠模型的临床症状，多发性硬化是一种针对神经元的自身免疫性疾病，并保护神经元免受免疫系统引起的损伤。最后，LRRC4抑制 GB 细胞中的关键存活过程，从而证明其治疗潜力。替莫唑胺 (TMZ) 给药构成了 GB 患者的初始治疗。吴医生兴致勃勃地告诉我们：“结合LRRC4的重新表达和 TMZ 治疗可延长肿瘤异种移植小鼠的存活期，表明LRRC4有潜力作为 GB 患者 TMZ 敏感性的预后标志物。”
总之，LRRC4有助于调节突触形成、稳定性和兴奋性传递，并参与大脑发育、学习以及记忆形成和存储。它还对神经元疾病和侵袭性脑癌和脊髓癌具有重要意义。在不久的将来，该基因表达的上调可能被证明是治疗精神和神经元疾病和肿瘤的一种有价值的策略。
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