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中國科研人員揭示人類大腦進(jìn)化的基因組調(diào)控機(jī)制
2021年01月29日 17時07分   人民網(wǎng)

中國科學(xué)院昆明動物研究所28日發(fā)布消息稱,該所與北京大學(xué)、中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院合作,首次產(chǎn)生非人靈長類動物的高精度三維基因組學(xué)圖譜資源,并通過跨物種多組學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)人類特異的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和腦發(fā)育調(diào)控元件,為闡明人類大腦發(fā)育的進(jìn)化機(jī)制提供新思路和證據(jù)。

相關(guān)研究成果于日前在線發(fā)表在國際頂尖期刊《細(xì)胞》上。

“人類所有器官包括大腦的形成均通過發(fā)育過程實現(xiàn)。其中,人類獨特的腦發(fā)育模式源于在進(jìn)化過程中基因組不斷積累的功能性突變。”中科院昆明動物研究所研究員宿兵介紹,獼猴與人類具有較近的親緣關(guān)系,是人類大腦起源、發(fā)育機(jī)制和腦疾病研究的理想動物模型。

科研團(tuán)隊通過學(xué)科交叉合作,開展跨物種腦發(fā)育3D基因組的研究。他們先是利用全基因組染色質(zhì)空間構(gòu)象捕獲技術(shù),構(gòu)建中國獼猴胎腦神經(jīng)發(fā)育高峰期的高分辨3D基因組圖譜。這是目前包括人類在內(nèi)的靈長類大腦分辨率最高的3D基因組圖譜,分辨率達(dá)到1.5kb,可以高精度地解析腦發(fā)育中基因組的空間組織方式。

同時,科研人員還解析獼猴胎腦的轉(zhuǎn)錄組圖譜、染色質(zhì)開放區(qū)圖譜以及染色質(zhì)錨定蛋白CTCF的分布圖譜,首次構(gòu)建出獼猴胎腦發(fā)育的染色質(zhì)精細(xì)空間構(gòu)象,鑒定包括染色質(zhì)區(qū)室、染色質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域和染色質(zhì)環(huán)等不同尺度的染色質(zhì)構(gòu)象,以及基因組在大腦發(fā)育中發(fā)揮重要作用的調(diào)控元件。

通過與已發(fā)表的公共數(shù)據(jù)整合,科研人員進(jìn)行人類、獼猴和小鼠的跨物種3D基因組比較,發(fā)現(xiàn)眾多人類特異染色質(zhì)結(jié)構(gòu),總數(shù)達(dá)1765個。這些人類特異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的調(diào)控模式,揭示大腦發(fā)育在人類祖先中進(jìn)化出更為精細(xì)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

此外,研究團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn),基因組中很多人類特異突變,可能導(dǎo)致在人類大腦發(fā)育中產(chǎn)生新的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點,并形成人類特異的染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)。(胡遠(yuǎn)航)

(責(zé)任編輯:蔡文斌)

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