娛樂城|靈長類動物腦的3D基因組高分辨率

中國科學院昆明動物研究所蘇冰教授,北京大學李成教授,中國科學院數學與系統科學研究院張世華教授組成的團隊已報導了迄今為止靈長類動物大腦3D基因組的最高分辨率,並通過跨物種多組學分析和實驗驗證證明了人類大腦進化的分子調控機制。該研究發表於 細胞人類大腦發育的獨特模式來自人類進化過程中累積的遺傳變化。在眾多不同的遺傳變化中,只有一小部分物種間的變化在功能上很重要。挑戰是要確定導致人類大腦發育的獨特模式及其調節機制的因果變化。獼猴在基因上與人類相似,是研究人類大腦起源和發育機制的理想模型。包括人類在內的哺乳動物物種的基因組長約兩米,被編入直徑僅10微米的細胞核中。這種非隨機編譯的​​特徵在於有組織的三維(3D)分佈,這對於發育過程中的細胞增殖和分化非常重要。最近,全基因組染色體結構捕獲技術(稱為Hi-C)的發明為在大腦發育過程中解剖基因組的精細組織提供了絕佳的機會。在這項研究中,研究人員通過跨學科合作對大腦3D基因組進行了跨物種分析。他們首先使用Hi-C技術構建了獼猴胎兒腦的高分辨率3D染色質結構圖。這張Hi-C圖達到1.5 kb的分辨率,代表了迄今為止靈長類動物大腦的最高分辨率,它已成為有用的組學數據集,用於詳細揭示3D基因組的組織結構。同時,研究人員生成了一個轉錄組圖譜,即染色質開放區。娛樂城gion圖和錨蛋白CCCTC結合因子(CTCF)的圖。基於這些多組學數據,研究人員首次構建了獼猴胎兒腦染色質結構的精細圖譜,並確定了不同比例的染色質結構,包括區室,拓撲關聯域(TAD)和染色質環。他們還確定了基因組中的調控元件,例如增強子。他們使用已發布的人類和小鼠大腦Hi-C數據,進行了跨物種比較,發現了許多人類特異性染色質結構變化,包括499種人類特異性TAD和1266種人類特異性環。值得注意的是,人類特異的環顯示出富含增強子-增強子的相互作用,代表了人類進化過程中微調大腦發育的機制的起源。基於對人類大腦發育的單細胞轉錄組數據的分析,研究人員觀察到這些與人類特定的環相關基因在亞板層中高度表達,這是發育中的大腦的過渡區域,對神經迴路的形成和可塑性至關重要。與獼猴和小鼠相比,亞板層板顯示出齒外擴張,大約是皮質板厚度的四倍。子板在出生後開始減少,最終消失,並且&n娛樂城評價bsp;關於此過渡​​區的信息很少。該發現為亞板在發育過程中形成人特異性腦結構的關鍵作用提供了第一個證據。此外,研究人員發現許多人類特異性突變(例如點突變和結構變化)位於TAD邊界和環錨區域,這可能導致轉錄因子和人類特異性染色質的新結合位點的起源結構。研究人員研究了一個涉及 EPHA7 基因,在t中高度表達娛樂城他是亞板,對神經元樹突發育至關重要。 EPHA7的人特異性點突變導致人特異性增強子和環的形成。通過一項涉及在細胞系中敲除增強子的實驗,他們娛樂城評價證明人特異性EPHA7增強劑可引起EPHA7表達的調節變化並影響枝晶發育。這項研究為人類大腦起源的遺傳機制提供了新的思路,並為3D大腦基因組提供了寶貴的資源。參考:羅X,劉Y,黨D等。獼猴胎兒腦的3D基因組揭示了靈長類動物皮質發生過程中的進化創新。 細胞doi:10.1016 / j.cell.2021.01.001。該文章已從以下材料重新發布。注意:材料的長度和內容可能已被編輯。有關更多信息,請聯繫引用的來源。