新技术揭示了大脑进化的秘密

作为人类,我们有一个大型和复杂折叠皮层,占我们的许多知识能力和使我们有别于其他所有物种。Tran Tuoc博士领导的一个研究小组的人类遗传学在医学院Ruhr-Universitat波鸿(摩擦)发现了一个重要因素,可能导致大脑发育在进化过程中:所谓的H3乙酰化基底神经前体细胞。这一发现也为神经退行性疾病的治疗。这篇论文发表在《科学》杂志上提出15日。2021年9月。

人类大脑的发展如何

大脑皮层组织分成六个神经元层和众多的功能区域。它们形成的结构基础处理感觉运动刺激和我们的许多知识的能力。在进化过程中,人类的大脑经历了不同的变化,其中包括,例如,一个显著增长的规模和一种特殊折叠的大脑皮层。“这进化被认为是塑造了我们的行为和认知能力,让人类如此独特,“Tran Tuoc解释道。数十亿的神经元,造成这一扩张主要是由所谓的基底祖细胞生成-简称为基点的生发区位于大脑发展。

如何控制大脑发育还不清楚吗

尽管研究人员已经非常感兴趣揭示近年来发展,迄今为止,他们很少能够识别因素发挥作用。“此外,表观遗传机制被认为控制基点的扩散在全基因组范围内仍不清楚,“Tran Tuoc说。加上一个国际研究小组,他已经成功地识别的一个关键因素在大脑皮层的扩张和折叠:H3乙酰化作用,调节基底祖细胞的增殖。

为了测试是否皮质扩张演变与表观遗传的改变,作者开始调查表观遗传标志之间的差异是否TBR2-positive从老鼠和人类皮层(+)个基点。他们表现在细胞核内的免疫荧光染色TBR2抗体和单个细胞悬浮液孤立发展中老鼠和人类的皮质,其次是fluorescence-activated细胞排序(流式细胞仪)净化TBR2 +个基点。

团队使用了一种新的质量spectrometry-based技术检测差异之间的表观遗传景观发展中老鼠和人类大脑。“我们的研究表明,被称为组蛋白H3赖氨酸乙酰化作用,或H3K9ac低鼠标基底祖细胞但在人类细胞高,”指出Tran Tuoc。当研究人员增加了鼠标的乙酰化神经元的实验,这刺激他们的扩散,导致增长和折叠的通常光滑小鼠皮层。途径是通过增加TRNP1基因的表达。

这些结果表明,操纵H3乙酰化在基底祖细胞可以产生更多的神经元,进而可以用来治疗神经退行性疾病。

参考:Kerimoglu C,范教授L, Tonchev AB, et al . H3乙酰化选择性地促进基底祖细胞增殖和大脑皮层扩张。Sci副词。7 (38):eabc6792。doi:10.1126 / sciadv.abc6792

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