6月13日，國(guó)際期刊Genome Research在線發(fā)表了由中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院（營(yíng)養(yǎng)與健康院）馬普計(jì)算生物學(xué)伙伴研究所Philipp Khaitovich研究組和日本國(guó)立自然科學(xué)研究所認(rèn)知基因組學(xué)Yasuhiro Go研究組合作發(fā)表的論文“Human-specific features of spatial gene expression and regulation in eight brain regions”。
長(zhǎng)期以來(lái)，基因表達(dá)水平的變化一直都被認(rèn)為是表型特征（包括人類認(rèn)知）快速進(jìn)化的分子基礎(chǔ)。迄今為止，此方向的研究著重于將人類大腦與其他物種的大腦進(jìn)行比較，并已揭示了不少人腦表達(dá)特異性的基因。如果將人類與關(guān)系較遠(yuǎn)的物種進(jìn)行大腦的轉(zhuǎn)錄組比較，由于存在基因表達(dá)水平的迭代式變化，因此很可能導(dǎo)致差異表達(dá)的基因的種系分配出現(xiàn)不合理甚至不準(zhǔn)確的情況。因此，在此項(xiàng)研究中，使用兩種十分接近人類和黑猩猩的猿類，即大猩猩和長(zhǎng)臂猿，來(lái)代替常用的靈長(zhǎng)類模式生物如恒河猴和食蟹猴，可以讓我們得到更為可靠的大腦種間變化差異的種系分配。
鑒于此，Philipp Khaitovich研究組的許川，李倩等研究人員分析了從人類、黑猩猩、大猩猩、長(zhǎng)臂猿和恒河猴的八個(gè)腦區(qū)收集的基因表達(dá)和H3K27ac染色質(zhì)修飾數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的綜合分析，研究人員揭示了1,851個(gè)人類轉(zhuǎn)錄組特異性基因及240個(gè)黑猩猩轉(zhuǎn)錄組特異性基因的存在。其中，一半以上的人類特異性基因在海馬區(qū)的神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞中顯著上調(diào)，而其他人類特異性基因則影響了額葉皮層和小腦的小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的功能。隨后，通過(guò)研究驅(qū)動(dòng)這些差異的調(diào)控元素，研究人員揭示了轉(zhuǎn)錄因子在物種特異性基因表達(dá)變化中的作用，而與之相反，表觀遺傳修飾則與物種間保守的空間表達(dá)有關(guān)。
綜上所述，此研究通過(guò)將人類大腦與近緣靈長(zhǎng)類比較，更可靠地揭示了比較學(xué)意義上的大腦特征，且提供了關(guān)于大腦在種間進(jìn)化的分子圖譜的新見解，并進(jìn)一步地探索了構(gòu)成人類大腦獨(dú)特性的分子特性。該研究的原始及處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于GEO Accession no. GSE100796。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）和科技部等經(jīng)費(fèi)支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1101/gr.231357.117
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