2023 Forfatter: Kaylee MacAlister | [email protected]. Sidst ændret: 2023-05-21 07:59
Amerikanske biologer har fundet ud af, at i zoner med accelereret udvikling - regioner i det menneskelige genom, der er væsentligt forskellige fra lignende segmenter i andre pattedyrs genom - er hovedsageligt koncentrerede gener, der bestemmer hjernens evolutionære udvikling. Forskningsresultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Neuron.
Der er mere end tre tusinde regioner i det menneskelige genom, der stærkt adskiller mennesker fra andre pattedyr, herunder primater. Genetikere kalder dem zoner med accelereret udvikling hos mennesker eller HAR (Human accelerated regions).
Forskere fra Harvard University udførte sammen med kolleger fra andre universiteter og institutter i USA en systematisk analyse af alle 3171 tidligere identificerede HAR -regioner og studerede disse regioners rolle i reguleringen af gener i celler og væv af forskellige typer hos mennesker og mus. Resultaterne viste, at mere end halvdelen af dem spillede en vigtig rolle i den accelererede udvikling af den menneskelige hjerne.
"Hvad gør os til mennesker? Dette er sandsynligvis et af de mest interessante spørgsmål inden for neurovidenskab," siger undersøgelsesdirektør Christopher Walsh fra Harvard University og Allen Center for Evolution of the Human Brain på Harvard Medical School i en pressemeddelelse. menneskelig hjerne fra andre nært beslægtede hjerner? Undersøgelse af zoner med accelereret udvikling hos mennesker har givet os en målrettet måde at studere dette problem fra et genetisk synspunkt."
Det var tidligere kendt, at mange HAR'er fungerer som regulatorer for genekspression i hjernen, men forskere vidste meget lidt om, hvilke typer hjerneceller de arbejder i, og på hvilket tidspunkt i en persons liv de tænder.
"Vores mål var at udfylde de huller i viden om, hvilke HAR'er der spiller en nøglerolle i hjernen, og hvilke, at tage de vigtigste hjerne -HAR'er og udføre dybere tests af deres evolutionære funktion," forklarer en anden studieforfatter. Ellen DeGennaro er en stipendiat i Institut for Genetik og Genomik ved Harvard Medical School.
For at imødekomme denne udfordring udviklede Walsh og hans kolleger en ny anvendt tilgang kaldet CaptureMPRA, baseret på sondebaseret molekylær inversion af målrettede HAR-sekvenser og deres omgivende DNA.
De identificerede derefter vigtige forskelle i funktionerne i lignende regioner i genomet mellem mennesker og chimpanser. Ved at kombinere disse fund med epigenetiske data om HAR i det menneskelige fosters nerveceller identificerede forfatterne HAR'er, der spiller en vigtig rolle i forvaltningen af menneskelig hjerneudvikling.
Det viste sig, at mange HAR'er faktisk fungerer som forstærkere for udvikling af nervesystemet, og resultaterne tyder på, at efterhånden som disse menneskelige sekvenser afviger fra andre pattedyrs, øgedes deres rolle som neuronale forstærkere.
"Vores arbejde repræsenterer et vigtigt skridt fremad i studiet af mange områder af genomet på én gang. Det hjælper os med at sammensætte et meget komplekst, men overbevisende billede af udviklingen af den menneskelige hjerne," siger Walsh.
Resultaterne af undersøgelsen viser, at udviklingen af den menneskelige hjerne omfattede ændringer i snesevis og endda hundredvis af genomets områder, og ikke kun i et hvilket som helst nøglegen.