扩大大脑:研究确定了超过40个新的印迹基因

在生物学的基石:所有哺乳动物从他们的母亲那里继承两个拷贝——一个,另一个从他们的父亲,每一个基因,在一定程度上对遗传问题作为后盾。如果一个基因损坏或故障,其双可以力挽狂澜。

当涉及到继承,然而,并不是所有的基因都是平等的。

希金斯教授凯瑟琳·霍华斯领导的分子和细胞生物学的研究小组已经发现了超过40个新的“印”基因,在母亲或父亲的基因的表达,而另一个是沉默。最近的一篇论文中描述的结果,在eLife,揭示如何基因组印记生物多样性可以大大扩大,有重要的意义,可以让人们了解大脑。

“我们着眼于一个大脑区域——cerebellum-in非常严格的方式,并发现115印迹基因,超过40个是全新的,”霍华斯说。“这是已知的印迹基因的数量增加了30%的老鼠,这是重要的,但本文探讨的其他重要思想是认为这些印迹基因提供了一种大脑发展的多样性。除了在我们的基因序列多样性,我们是谁继承这些基因的问题增加了人口的多样性。”

基因组印记的概念出现在1980年代末,当研究人员开始操纵小鼠胚胎受精后的时刻。当精子和卵子融合形成受精卵,霍华斯解释说,每个暂时形成一个单独的pronucleus-one携带遗传信息的母亲,其他的父亲。这些后来的细胞核融合成为胚胎。

当研究人员开始操纵pronuclei代替父亲的版本与第二个产妇副本,或植入两个父亲的副本,胚胎没能发展。

“这很奇怪,”霍华斯说。”当时,人们认为你只是需要两种基因,但这仅仅表明,一些基因表达的两个亲本基因组,和你需要产生一个完整的有机体”。

后首先专注于小脑,霍华斯的团队扩大分析整个大脑。

“在论文的第二部分,我们看着这些印迹基因是如何分布在大脑,大脑和non-brain之间和组织。最令人惊讶的是,我们发现一个非常大的子集的印迹基因只印在大脑,和一些只有一个子集的大脑区域。”

惊喜的部分原因是科学家们一直认为,如果一个基因是印在一个组织,它可能是印在大多数生物体的组织,包括通过大脑。

“但我们并不认为是这样,”霍华斯说。“我们认为这个行业有一些非常有趣的调节大脑的印记non-brain组织,甚至从一个区域到另一个。”

虽然基因组印记通常被认为沉默基因的一个副本,研究表明很多印迹基因不完全沉默,而是偏向于一个副本。

“所以从孕产妇等位基因表达可能会有70%,和30%的父亲,”霍华斯说。“这不是所有或全部关闭。”

要理解这些偏见是否有生物学意义,霍华斯和他的同事们有针对性的基因称为Bcl-X,,在成年人的小脑,父亲的基因组表达60%和40%的孕产妇、并帮助防止细胞死亡。

“我们的问题是,大脑关心偏见吗?”霍华斯说。“如果没有我们可以删除复制的基因,它不重要。但如果这偏见——尽管不是特别强大很重要,当我们把更多的高表达基因的副本,我们应该看到一个不同的表型出现。

“当我们这样做,结果是出人意料的。当我们把父亲的副本,我们获得了老鼠的大脑,15 - 20%小于老鼠,我们删除了孕产妇的复制或老鼠的两个副本。”

霍华斯说,重要的是,测试表明,在大脑皮层,抑制性神经元更受到变更的影响。

许多研究人员相信,兴奋和抑制性神经元之间的比例中发挥着关键作用大脑发展,霍华斯说,这两种类型之间的失衡可能与许多疾病,包括孤独症和精神分裂症。

这个故事是由出版哈佛大学报》,哈佛大学的官方报纸。额外的大学新闻,访问Harvard.edu。