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)育的進化機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)育機制和腦疾病研究的理想動物模型。
科研團隊通過學(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)育在人類祖先中進化出更為精細(xì)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
此外，研究團隊還發(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)。(記者 胡遠(yuǎn)航)
關(guān)鍵詞： 人類大腦進化
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