大脑功能如何改变 DNA

1.表观遗传修饰

表观遗传变化是不改变潜在遗传密码的 DNA 分子变化。但这些变化会影响基因表达。表观遗传变化会以多种方式影响大脑功能，包括压力、环境因素和经验。例如，研究表明，早年的压力会导致表观遗传变化，从而改变与压力和情绪调节相关的基因的表达。

大脑功能可以通过称为 DNA 甲基转移酶 (DNMT) 的某些酶的作用影响 DNA 变化。这些酶将称为甲基的化学基团添加到 DNA 分子的特定位点，这会影响基因表达。

研究表明，DNMT 活动会受到多种与大脑功能相关的因素的影响，包括压力、学习和记忆以及药物或其他环境刺激。例如，压力已被证明会增加某些大脑区域的 DNMT 活性，从而导致可能导致焦虑或抑郁的基因表达发生变化。

除了 DNMT，其他表观遗传效应也可能在大脑功能引起的 DNA 改变中发挥作用。其中包括组蛋白修饰，涉及细胞内包装 DNA 的蛋白质的变化，以及可以与 DNA 或其他 RNA 分子相互作用以调节基因表达的非编码 RNA 分子。

2. 神经元活动

神经元活动也会影响 DNA。例如，研究表明，神经元活动会导致染色质结构发生变化，从而影响基因表达和功能。此外，最近的研究表明，神经元还可以将 microRNA 等遗传物质转移到大脑中的其他细胞，从而影响这些细胞中的基因表达和功能。

研究表明，神经元活动可以刺激称为组蛋白乙酰转移酶 (HAT) 的酶的活性。它们将乙酰基添加到附着在 DNA 上的组蛋白中。这种修饰可以导致基因表达的增加。相反，其他酶如组蛋白脱乙酰酶 (HDAC) 可以从组蛋白中去除乙酰基。这导致基因表达的减少。研究表明，HDAC 活性可被多巴胺和血清素等神经递质抑制。

除了组蛋白修饰外，神经元活动也会影响 DNA 甲基化。在这个过程中，甲基被添加到 DNA 中，可以抑制基因表达。研究表明，神经元活动可以影响催化 DNA 甲基化的 DNA 甲基转移酶 (DNMT) 的活性。

3. 神经元可塑性

神经元可塑性是大脑响应经验和环境因素而发生变化的能力。这个过程涉及基因表达和功能的变化，这可能会受到 DNA 修饰的影响。

研究表明，神经元活动可以激活转录因子 CREB（cAMP 反应元件结合蛋白），从而导致对长期记忆形成很重要的基因表达发生变化。 CREB 可以结合称为 cAMP 反应元件 (CRE) 的特定 DNA 序列，并调节参与突触可塑性和记忆巩固的基因的表达。

除 CREB 外，其他转录因子如 BDNF（脑源性神经营养因子）和 NF-kB（核因子 kappa B）也被证明会影响神经元可塑性，并可诱导基因表达发生变化，从而导致 DNA 结构发生改变。变了。

组蛋白修饰和 DNA 甲基化等表观遗传修饰也会受到神经元可塑性的影响，导致基因表达发生变化，从而改变大脑功能和行为。例如，研究表明，组蛋白乙酰化和甲基化的变化会响应神经元活动而发生。它们改变对突触可塑性和记忆形成很重要的基因表达。

4. 神经干细胞

神经干细胞负责在大脑中产生新的神经元，并且会受到 DNA 修饰的影响。例如，研究表明，DNA 甲基化可以调节神经干细胞分化为不同类型的神经元。神经干细胞是一种干细胞，可以分化成不同类型的神经细胞，包括神经元和神经胶质细胞。这些细胞具有通过称为表观遗传调控的过程改变其 DNA 的能力。

甲基供体

S-腺苷甲硫氨酸 (SAM) 等甲基供体参与 DNA 甲基化过程，该过程将甲基添加到 DNA 的胞嘧啶碱基上。这种修饰可以改变基因表达。

组蛋白修饰酶

修饰附着在细胞 DNA 上的组蛋白的酶也参与 DNA 修饰。例如，组蛋白乙酰转移酶 (HAT) 向组蛋白添加乙酰基，导致基因表达发生变化，而组蛋白脱乙酰酶 (HDAC) 去除乙酰基，导致基因抑制发生变化。

小的非编码 RNA

小的非编码 RNA，如 microRNA (miRNA) 和小干扰 RNA (siRNA)，通过与信使 RNA (mRNA) 的相互作用参与基因表达的调控。这些相互作用可导致 mRNA 降解或翻译抑制，从而导致基因表达发生变化。

环境毒素

各种环境毒素也可以改变 DNA 的结构和功能。例如，接触烟草烟雾会导致 DNA 损伤，从而改变基因表达并导致癌症发展。

表观遗传药物

已经开发出许多靶向表观遗传机制并可以修饰 DNA 结构和功能的药物。这些包括 DNA 甲基化抑制剂，如 5-氮杂胞苷和组蛋白脱乙酰酶抑制剂，如伏立诺他。