@ 2016.06.05 , 19:30

是什么让人类拥有动物界最强大脑?

人类的大脑皮层是所有哺乳动物中最大的。脑细胞皮层多次折叠以容纳在颅骨内,皮层负责高级功能,使得我们能够对看到、听到和思考的一切事物进行加工。

大脑皮层的扩大使人类有别于其他灵长类动物。但一直以来,科学家们都对这一进化发展的机制非常好奇困惑。

加州大学圣巴巴拉分校(下文简称UCSB,正直脸:不要笑)Kosik分子与细胞神经生物学实验室的一项新近研究发现一个长链非编码核糖核酸(IncRNA)能够调节神经发育(ND),被命名为IncND。这项研究发表于期刊《神经元》(Neuron)。

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该研究负责人、UCSB分子细胞发育生物系神经科学研究的教授Kenneth S. Kosik表示,IncND只在灵长类动物的人类分支中存在,是一段不编码产生蛋白质的核苷酸。研究证明了IncND在神经发育时打开,在细胞成熟后关闭。

该研究的第一作者、来自Kosik实验室的博士后学者Neha Rani,发现了一些IncND与微RNA的结合位点,其中一个是与IncND结合的微RNA-143。

Rani表示,研究发现IncND能够通过隔绝微RNA来调节Notch蛋白表达。Notch蛋白在神经发育过程中是非常重要的调节器,参与细胞分化和细胞结局,在神经发育途径中至关重要。

Kosik将IncND描述为一个像海绵一样结合微RNA的平台,这使得North水平在神经发育时可被调节。当大脑成熟后,IncND水平下降,这些微RNA会离开这一平台并渗透进入Notch来降低其水平。我们都希望Notch水平在大脑发育时高一些,而达到成熟后降低。这一IncND能够迅速改变Notch水平。

为了观察这些细胞培养结果可否在人类细胞中得到复制,Rani用人类干细胞来将神经元生长为“迷你脑”。在这豆状大小的脑组织里,她发现了负责产生IncND的亚群——放射性胶质细胞(神经干细胞)和神经前体细胞。

研究者希望能在真实的人脑组织中看到放射性胶质细胞的活动,因此他们向加州大学旧金山分校(下文简称UCSF)医学院发育与干细胞生物学研究项目的同事寻求帮助。使用原位杂交技术,USCF的研究者发现IncND存在于神经前体细胞而非成熟神经元中。

Kosik表示,这验证了IncND存在于脑组织的设想,但还需进一步证明IncND的功能。

因此UCSF团队进一步将IncND导入孕期老鼠的胎脑,并用绿色荧光蛋白标记来观察其早期发育模式。结果显示,IncND对发育有着重要的功能性作用。Kosik表示,当在胎鼠身上过度表达IncND时,确实影响了其发育模式,早期发育模式中出现了更多前体细胞,虽然老鼠并不产生IncND。

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免疫染色两周后,神经前体细胞分化为神经元。

Kosik认为,这项研究不仅发现了对人脑发育至关重要的基因,还为很有可能导致人类大脑变大的成分提供线索。研究发现IncND可能是使人类大脑变大的重要因素。另一个有趣的发现为IncND能够帮助调节Notch信号传导。

本文译自 sciencedaily,由译者 Rare 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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