來自Scripps研究院，上海交通大學(xué)等多國研究人員組成的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了題為“Inhibition of SRGAP2 Function by Its Human-Specific Paralogs Induces Neoteny during Spine Maturation”的文章，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)大腦發(fā)育基因的額外拷貝，這一拷貝出現(xiàn)在240萬年前的古人類基因組中，能幫助成熟神經(jīng)細(xì)胞遷移到更遠(yuǎn)部位，以及發(fā)展更多連接。這是成功解析這一基因，對(duì)于深入探討人類進(jìn)化具有重要意義。相關(guān)成果公布在Cell雜志在線版上。

這一研究由美國Scripps研究院的Franck Polleux教授的研究團(tuán)隊(duì)完成，上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所金衛(wèi)林副研究員也參與合作研究。金衛(wèi)林副研究員早年畢業(yè)于武漢大學(xué)生物化學(xué)專業(yè)，2004年第四軍醫(yī)大學(xué)全軍神經(jīng)科學(xué)研究所神經(jīng)生物學(xué)研究生畢業(yè)，獲博士學(xué)位。2005年底轉(zhuǎn)業(yè)到上海交通大學(xué)，聘為神經(jīng)科學(xué)研究所副研究員。
什么遺傳變化造成了人類和靈長類動(dòng)物之間如此大的行為差異呢？迄今為止研究人員還只了解了其中的一部分原因，的這項(xiàng)研究成果也許將能揭開這個(gè)謎底。

在這篇文章中，研究人員發(fā)現(xiàn)一個(gè)大腦發(fā)育基因的額外拷貝能促進(jìn)成熟神經(jīng)細(xì)胞遷移到更遠(yuǎn)部位，以及發(fā)展更多連接。而且令人驚訝的是，這個(gè)額外的拷貝并沒有增加原有基因：SRGAP2的功能，這個(gè)SRGAP2基因?qū)儆趕rGAP家族，能通過F-BAR結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)細(xì)胞膜形態(tài)的變化，從而對(duì)神經(jīng)元的形態(tài)發(fā)生和遷移產(chǎn)生影響。
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SRGAP2能幫助神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生與相鄰細(xì)胞之間的，而這項(xiàng)研究則證明這個(gè)額外的拷貝并沒有增加SRGAP2的這種作用，反而會(huì)干擾這種作用。
“這似乎就是促進(jìn)人類進(jìn)化的一個(gè)基因組典型創(chuàng)新范例”，Polleux教授說，“這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)這個(gè)重復(fù)基因能與原有拷貝相互作用，這也指出了認(rèn)識(shí)進(jìn)化如何發(fā)生的一種新觀點(diǎn)，也為我們分析人類特殊發(fā)育疾病，比如自閉癥和精神分裂癥，提供了線索。”

幾年前，Polleux教授研究組就開始進(jìn)行這種基因的分析，他們發(fā)現(xiàn)小鼠中這種基因表達(dá)的蛋白在大腦發(fā)育過程中扮演了重要角色，比如這種分子能通過F-BAR結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)細(xì)胞膜形態(tài)的變化，對(duì)神經(jīng)元的形態(tài)發(fā)生和遷移產(chǎn)生影響。
之后另外一個(gè)研究組發(fā)現(xiàn)SRGAP2是只在人類體內(nèi)出現(xiàn)，而沒有在其他靈長目動(dòng)物體內(nèi)復(fù)制過的約30種基因之一，這一基因位于人類1號(hào)染色體上，大約600萬年前，之前的SRGAP2基因曾在同一個(gè)染色體上進(jìn)行過不*復(fù)制。復(fù)制產(chǎn)生的不*副本是一種“精簡(jiǎn)版”的SRGAP2蛋白質(zhì)。

“這些進(jìn)化后的基因重復(fù)與原來的基因幾乎一樣，因此無法通過傳統(tǒng)的基因組測(cè)序方法檢測(cè)出來”，Polleux教授說，“近五年來，科學(xué)家們發(fā)展了新型測(cè)序方法，因此能有效的繪制出這些原始人的特殊拷貝。”
為了能找到這種基因，研究人員研發(fā)了一種靈敏探針，能將原有的基因與現(xiàn)在的基因區(qū)分開來，結(jié)果他們?cè)谌祟惣?xì)胞核大腦組織培養(yǎng)物中找到了SRGAP2C，這是一種在高表達(dá)的活性蛋白，由SRGAP2基因重復(fù)拷貝表達(dá)，而原有基因表達(dá)的是SRGAP2A。

Polleux教授又在小鼠體內(nèi)表達(dá)了人源SRGAP2C，發(fā)現(xiàn)了這種蛋白在大腦發(fā)育中的關(guān)鍵作用，這種作用與他們阻斷原始SRGAP2基因之后發(fā)生的功能作用一致。
除此之外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象——帶有SRGAP2基因缺失的小鼠具有癲癇易感性，“去年11月日本科學(xué)家進(jìn)行的一項(xiàng)遺傳研究也在SRGAP2基因缺失突變的兒童中，發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果”，Polleux教授說。

同期Cell雜志上另外一個(gè)獨(dú)立小組的研究成果也證明了上述研究： 《細(xì)胞》：新一代測(cè)序技術(shù)幫助發(fā)現(xiàn)未知基因 。

來源：生物通