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研究揭示基因在灵长类脑区的空间表达和调控机制

来源:上海营养与健康研究院 2018-07-22 14:52






6月13日,国际期刊Genome Research 在线发表了由中国科学院上海营养与健康研究院马普计算生物学伙伴研究所Philipp Khaitovich研究组和日本国立自然科学研究所认知基因组学Yasuhiro Go研究组合作发表的论文Human-specific features of spatial gene expression and regulation in eight brain regions。

长期以来,基因表达水平的变化一直都被认为是表型特征(包括人类认知)快速进化的分子基础。迄今为止,此方向的研究着重于将人类大脑与其他物种的大脑进行比较,并已揭示了不少人脑表达特异性的基因。如果将人类与关系较远的物种进行大脑的转录组比较,由于存在基因表达水平的迭代式变化,因此很可能导致差异表达的基因的种系分配出现不合理甚至不准确的情况。因此,在此项研究中,使用两种十分接近人类和黑猩猩的猿类,即大猩猩和长臂猿,来代替常用的灵长类模式生物如恒河猴和食蟹猴,可以得到更为可靠的大脑种间变化差异的种系分配。

鉴于此,Philipp Khaitovich研究组的许川、李倩等研究人员分析了从人类、黑猩猩、大猩猩、长臂猿和恒河猴的八个脑区收集的基因表达和H3K27ac染色质修饰数据。通过对这些数据的综合分析,研究人员揭示了1,851个人类转录组特异性基因及240个黑猩猩转录组特异性基因的存在。其中,一半以上的人类特异性基因在海马区的神经元和星形胶质细胞中显着上调,而其他人类特异性基因则影响了额叶皮层和小脑的小神经胶质细胞的功能。随后,通过研究驱动这些差异的调控元素,研究人员揭示了转录因子在物种特异性基因表达变化中的作用,而与之相反,表观遗传修饰则与物种间保守的空间表达有关。

综上所述,此研究通过将人类大脑与近缘灵长类比较,更可靠地揭示了比较学意义上的大脑特征,且提供了关于大脑在种间进化的分子图谱的新见解,并进一步探索了构成人类大脑独特性的分子特性。该研究的原始及处理数据存储于GEO Accession no. GSE100796。该研究得到了中科院战略性先导科技专项(B类)、外籍**计划和科技部等经费支持。(生物谷Bioon.com)

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