負責人類大腦皮層大尺寸的小RNA

人類獨有的特定基因數(shù)量相對較少，而在胚胎發(fā)育過程中不同哺乳動物物種的大腦皮層中保守和表達的基因數(shù)量要多得多。一個尚未解決的基本問題是，在不同物種的進化過程中，這些指導大腦皮層發(fā)育的高度保守基因的表達如何受到如此不同的調(diào)節(jié)。

在Science Advances上發(fā)表的一篇論文中，來自阿利坎特神經(jīng)科學研究所(西班牙)的研究人員，該研究所是西班牙國家研究委員會和埃爾切米格爾埃爾南德斯大學的聯(lián)合中心，由“神經(jīng)發(fā)生和”研究所主任 Víctor Borrell 博士領(lǐng)導皮層擴張”小組，通過關(guān)注產(chǎn)生稱為 MIR3607 的 microRNA 的基因來研究這個問題。他們還發(fā)現(xiàn)，在大腦較小的物種中，例如小鼠，在進化過程中 MIR3607 的表達缺失或“沉默”會導致其大腦皮層的大小急劇減少，這最終決定了大腦的大小。

此外，它的大腦皮層變得光滑，這與大多數(shù)哺乳動物相反，后者一直在通過腦回和腦溝以峰谷起伏的方式增加其表面積。直到現(xiàn)在，嚙齒動物大腦進化中這種繼發(fā)性損失背后的遺傳機制還是完全未知的。“通過我們的工作，我們表明 microRNA MIR3607 在靈長類動物和食肉動物(例如雪貂)的大大腦皮層中胚胎表達，但在小鼠中沒有表達，”Victor Borrell 說。

微小 RNA (miRNA) 是小 RNA，它們不會產(chǎn)生蛋白質(zhì)，但會調(diào)節(jié)其他基因的表達，這就是為什么它們在胚胎發(fā)育過程中必不可少的原因。然而，盡管 miRNA 具有調(diào)節(jié)基因表達的能力，但在大腦進化和擴張的背景下，它們很少受到關(guān)注。

“通過這項工作，我們已將 MIR3607 鑒定為 Wnt/β-連環(huán)蛋白信號級聯(lián)的重要調(diào)節(jié)因子，該通路在大腦皮層的胚胎發(fā)育中具有關(guān)鍵功能，因為它調(diào)節(jié)干細胞增殖和細胞分化等過程。我們的發(fā)現(xiàn)也符合最近關(guān)于 miRNA 在早期皮質(zhì)發(fā)育中的重要性的發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)神經(jīng)干細胞的擴增和它們產(chǎn)生的胚層的穩(wěn)態(tài)，”Borrell 博士解釋說。

進化挫折

從進化的角度來看，這一發(fā)現(xiàn)表明“發(fā)育中的大腦皮層中 MIR3607 表達的缺失可能是大腦尺寸二次縮小的關(guān)鍵因素二次縮小的關(guān)鍵因素。小鼠胚胎大腦皮層中 MIR3607 的缺失提出了關(guān)鍵它的激活是如何被調(diào)節(jié)的，這個問題仍然沒有得到解答，”博士前研究員和本文的第一作者 Kaviya Chinnappa 解釋道。

某些哺乳動物群體(例如新大陸猴，尤其是嚙齒動物)逆轉(zhuǎn)了哺乳動物大腦皮層擴張和折疊的進化趨勢，它們的大腦進化得比它們的祖先更小、更光滑。“我們的結(jié)果首次確定，在小型哺乳動物進化過程中選擇了 MIR3607 的丟失，以減少小鼠大腦皮層的大小，”Borrell 指出。

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