|
Мутации, которые повлияли на эволюцию человеческого мозга
|
|
|
|
Новое исследование Йельского университета дает более полную картину генетических изменений, которые повлияли на эволюцию человеческого мозга, и того, как этот процесс отличался от эволюции шимпанзе. В исследовании, опубликованном 30 января в журнале Cell, исследователи сосредоточились на классе генетических переключателей, известных как ускоренные области человека (HARS), которые регулируют, когда, где и на каком уровне экспрессируются гены в ходе эволюции.
|
|
|
|
В то время как предыдущие исследования предполагали, что HARs могут действовать, контролируя различные гены у людей по сравнению с шимпанзе, нашими ближайшими родственниками-приматами, новые результаты показывают, что HARs точно регулируют экспрессию генов, которые уже являются общими у людей и шимпанзе, влияя на то, как рождаются, развиваются и взаимодействуют друг с другом нейроны.
|
|
|
|
Используя передовые методы, исследователи также смогли отследить, как HARs взаимодействуют с генами и нервными стволовыми клетками человека, что позволило им идентифицировать генные мишени почти для всех HARs — значительный прогресс в изучении эволюции человека.
|
|
|
|
"Это открытие дополняет растущее понимание того, как генетические изменения, возникшие в ходе эволюции, сделали нас людьми, и значительно расширяет знания о том, какие гены контролируются HARs", - сказал Джеймс Нунан, профессор генетики Йельской медицинской школы имени Альберта Э. Кента, который руководил исследованием.
|
|
|
|
|
|
|
"Результаты показывают, что HARs в значительной степени регулируют одни и те же гены у обоих видов, особенно те, которые участвуют в развитии мозга", - сказал Нунан. "Однако HARs по-разному регулируют уровни экспрессии генов у людей, что позволяет предположить, что эволюционные изменения в функционировании мозга произошли не за счет переосмысления генетических путей, а за счет изменения их результатов".
|
|
|
|
Лаборатория Нунана сосредоточена на понимании того, как HARs способствуют эволюции уникальных особенностей человеческого мозга. В предыдущей работе команда показала, что некоторые HARs изменяют экспрессию генов специфичным для человека образом по сравнению с нашими ближайшими родственниками-приматами. По словам исследователей, последнее исследование значительно расширяет понимание биологических изменений, которые, возможно, были вызваны HARs.
|
|
|
|
Несмотря на то, что количество HARs в геноме человека было установлено, ранее имелись ограниченные знания о том, какие гены они контролируют; предыдущие исследования выявили только генные мишени примерно для 7-21% HARs.
|
|
|
|
Вероятно, это связано с тем, что в предыдущих исследованиях использовались менее точные методы, говорит Нунан. И из-за характера полученных данных исследователи ранее могли оценить идентичность лишь небольшой части генов-мишеней HAR, включая некоторые, которые, возможно, вообще не были мишенями.
|
|
|
|
Для нового исследования команда Йельского университета использовала передовые методы для трехмерного картирования генома, чтобы проследить, как HARs взаимодействуют с генами в нервных стволовых клетках человека и шимпанзе. Это позволило им идентифицировать гены-мишени почти для 90% всех HARs.
|
|
|
|
"Получение более полной картины теперь открывает перед учеными новые возможности", - сказал Атрейо Пал, аспирант кафедры генетики Йельского университета и первый автор исследования.
|
|
|
|
Многие гены-мишени HAR активны в развивающемся мозге человека и связаны с такими процессами, как формирование нейронов и поддержание связи между нейронами. Некоторые из них также связаны с такими состояниями, как аутизм и шизофрения, что подчеркивает потенциальную роль HARs как в формировании нормальной функции мозга, так и в неврологических расстройствах.
|
|
|
|
"Наши результаты также показывают, что мишени для гена HAR экспрессируются в определенных типах клеток развивающегося человеческого мозга, включая типы клеток, которые, возможно, способствовали увеличению размера нашего мозга", - заключил Пал.
|
|
|
|
Нунан добавил: "Раньше мы не знали, какими были многие из генов, контролируемых HARs, или каковы были их биологические функции. У нас не было полной картины. Теперь это открывает перед нами много новых возможностей понять, как HARS внесли свой вклад в эволюцию мозга".
|
|
|
|
Источник
|
