研究人员在老鼠大脑产生基因活动的详细地图

在人类中,大脑皮层是大脑的一部分,最大的负责记忆的区域,感官知觉和语言。

老鼠和人分享90%的基因图谱,这是基于对正常小鼠的研究,奠定了基础为未来的研究人类疾病小鼠模型,最终,治疗的发展。国家人类基因组研究所的研究人员(NHGRI),美国国立卫生研究院的一部分,从英国牛津大学,发表的描述新地图集在8月25日,2011年,神经元》杂志上。这项研究描述了超过11000个基因的活性的六层构成了大脑皮层的大脑细胞。

“这项研究显示了基因组技术的力量对生命的基本生物学做出意外的发现,”美国国家人类基因组研究所主任说埃里克·d·绿色医学博士博士。“大脑是我们最复杂的器官。直到我们理解它如何构建基于我们的基因蓝图和它的功能,我们将在保持大脑健康阻碍或处理其可怕的疾病。”

绘制基因小鼠大脑皮层的活动在所有六层,该研究小组首先micro-dissected八成年老鼠的大脑,分离层的皮质。然后他们净化处理RNA,包括信使RNA,从每个皮质层。

细胞产生信使核糖核酸(mRNA)基因开启和DNA代码时,读取制造蛋白质。信使rna的存在表明,基因,和mRNA显示了基因活跃的程度。

以确定哪些基因被开启和到什么程度,研究人员使用一种相对较新的测序技术称为RNA-seq。该技术依赖于两个步骤。研究人员首先处理RNA复制到DNA的一种形式,然后在第二代产生的DNA序列,DNA测序仪器。由此产生的大规模数据集必须集群的计算机进行分析论证,以确定哪些基因已经被打开的脑细胞和到什么程度。

国际合作取得了新的地图集在http://genserv.anat.ox.ac.uk/layers上免费。

通过确定每层的基因活性,研究人员认为可以连接大脑解剖学、遗传学和疾病进程和更高的精度。研究小组发现,超过一半的老鼠大脑皮层显示表达的基因在不同层次不同水平的活动。这些差异指向特定基因的领域扮演重要角色。

“我们发现,与一些人类疾病相关的基因在某些层更加活跃。例如,我们发现之前与帕金森病相关基因在层五层2和3和阿尔茨海默氏症。这些相关性,不一定有因果关系的,但是他们建议未来研究的方向,“t·格兰特Belgard说,论文的主要作者NIH-Oxford研究员NHGRI的基因组技术分支。“知道详细的所有基因的表达模式在皮层和如何适应整个脑部结构将帮助我们了解基因共同行动来维持细胞和电路行为和疾病。”

使用这项技术,研究人员发现大量的非编码rna。这些rna产生DNA不编码蛋白质,但可能发挥重要作用在调节基因和生物过程控制。其中一些是活跃在特定的层,和许多以前从未被发现。

这项研究也进一步证明了可变剪接的重要性在大脑中的基因功能。信使RNA包括段,称为外显子,可以以不同的方式缝合在一起产生一个成熟细胞使用消息产生蛋白质。可变剪接过程允许单个基因可以产生许多不同的蛋白质在不同的时间有不同的功能在不同的细胞或细胞的生活。

许多或者拼接基因显示不同分布的层之间的替代形式。这包括Mtap4基因的活动改变了阿尔茨海默氏症。
明年,Belgard和其他人将参与努力复制小鼠大脑人类大脑图谱的部分。

这项研究是NHGRI资助在美国,和英国医学研究理事会,威康信托基金会,生物技术和生物科学研究理事会和马歇尔奖学金。