弗吉尼亚理工大学的科学家已经揭示了普通基因的无功能版本如何损害大脑的结构和功能。这些发现有助于解释小头畸形的遗传形式。小头畸形是婴儿头部较小且成长较同龄人慢的一种情况。

这项研究在7月的《实验神经病学》印刷版中首次提供了有关CASK基因对脑细胞内分子活性以及脑细胞之间连接的影响的全球图片。

在整个动物界都发现了CASK，包括蠕虫，果蝇，小鼠和人，但是儿童中CASK基因功能异常的变异会导致小头畸形并伴有脑桥和小脑发育不全或生长障碍，这可能导致智力障碍，小头畸形，大脑和视神经发育异常以及女孩的癫痫发作。

这项新研究表明，癫痫发作可能不是大脑较小的原因。

弗吉尼亚理工大学转化生物学，医学和健康专业的学生帕拉斯·帕特尔(Paras Patel)说：“这些孩子的大脑发育发生了巨大变化，每当发生这种情况时，由于癫痫活动而引起的癫痫发作和细胞毒性的前景就变得令人担忧。”程序和已发表研究的主要作者。

帕特尔说：“我们开发并研究了一种'面部有效的'遗传动物模型，并确定大脑中的全球电活动没有受到影响。”帕特尔也曾在VTC神经生物学研究中心的Fralin生物医学研究所工作。在Konark Mukherjee的指导下完成了他的研究，该教授是Fralin生物医学研究所的主要教员兼研究团队负责人，他可能是世界上唯一致力于研究CASK在神经系统疾病中作用的研究团队。“我们证实癫痫病的确确实是非常低的频率，这表明它并不是细胞死亡和脑容量异常的根本原因。”

人CASK基因位于X染色体上，并包含生产CASK蛋白分子的指令，这对于大脑的生长和功能至关重要。没有功能性CASK基因的男孩发展为严重的脑病，可能无法生存。具有一个突变拷贝的女孩在其一半的细胞中表达这种突变，而在另一半细胞中表达出非突变的拷贝。

为了了解由CASK相关疾病引起的功能变化，研究人员研究了一种小鼠模型，其中一半的细胞没有小鼠CASK，而另一半的细胞则具有正常的小鼠CASK，这在遗传上与大多数人类病例相似。了解CASK相关疾病引起的功能改变

科学家发现异常会影响脑细胞之间的交流，以及影响细胞用来制造蛋白质的过程的分子变化。

此外，研究结果表明，CASK在调节细胞(包括线粒体)中能量产生的调控中具有意想不到的作用，线粒体是将营养物质转化为能量的结构。

“令人惊讶的是，我们观察到的大量分子变化发生在与细胞能量产生和线粒体功能其他方面有关的蛋白质中，”手稿的通讯作者穆克吉说。“ CASK在线粒体中的作用为该功能如何解释人的CASK突变病例中脑尺寸缩小和功能失调提供了有趣的未来方向。”

帕特尔说：“父母的子女受到CASK基因突变影响的兴趣非常鼓舞人心。”“他们在网上搜索所有新研究并阅读了极为复杂的论文，因此为他们提供前进的一步非常令人兴奋，这得益于与该疾病有关的广泛，无偏见的调查。”