纽约——由哈佛医学院的研究人员领导的一个研究小组证明，参与人类神经发育的调控增强子在人类基因组快速进化的部分特别常见。
被称为人类加速区，简称HARs，这些区域包含的基因在人类身上比其他动物进化得更快都被认为对大脑皮层的进化有贡献．
“我们的数据表明，人类大脑的进化涉及基因组中数十个甚至数百个位点的变化，而不仅仅是一个关键基因，”资深作者克里斯托弗·沃尔什(Christopher Walsh)在一份声明中说，他是波士顿儿童医院和哈佛医学院艾伦人类大脑进化发现中心的遗传学和基因组学研究员。
当他们报道在神经元周四，研究人员转向一种基于捕获的大规模并行报告因子分析(caMPRA)——结合RNA测序、染色质免疫沉淀测序、染色质构象捕获相互作用分析、dnasi -seq和其他方法——来观察人类和黑猩猩基因组DNA样本以及小鼠或人类神经细胞系中近3200个已知HARs的增强子元素活性。
除了路线图表观基因组学联盟(Roadmap表观基因组学联盟)提供的可用数据外，该团队还对从胎儿脑组织中分离出来的神经祖细胞和成熟神经元，以及小鼠初级皮质神经球模型、雪貂和恒河猴脑组织和细胞系进行了一系列调控和染色质实验、细胞周期和生长分析以及其他分析。这项研究的结果汇集在一个名为HARHub的在线集合中，该集合位于加州大学圣克鲁斯分校的基因组浏览器上。
＂在进行这项研究时，我们知道许多HARs可能在大脑中发挥调节基因表达的作用，但我们对它们在大脑中的哪种细胞类型中工作、在哪里工作或在人类寿命中的什么时间工作知之甚少”co-first作者沃尔什实验室的研究员艾伦·德根纳罗在一份声明中说。
DeGennaro补充说:“我们的目标是填补这些关于哪些HARs在大脑中起重要作用以及如何起重要作用的知识空白，这样我们和其他研究人员就可以采用最重要的‘大脑HARs’，对它们的进化功能进行更深入的测试。”
该团队报告称，在3171个被分析的HARs中，近一半显示出神经发育增强剂活性的迹象，并指出与HARs相关的调控特征似乎也因神经元分化阶段而不同。例如，在神经祖细胞和成熟神经元中，只有一小部分的HAR位点的组蛋白修饰是共享的，当研究人员在这些细胞类型中观察HAR相关的调节元素时，发现了不同的途径和过程。
在HARs的一个子集中显示神经发育增强剂的活性在体外而且在活的有机体内通过分析，研究人员将注意力集中在一种名为PPP1R17的大脑皮层相关基因上，该基因似乎在进化过程中经历了快速的表达转移和细胞类型的作用，不仅在人类和非人类灵长类动物之间存在差异，而且在灵长类动物和其他动物之间也存在差异。他们的结果表明，PPP1R17在调节神经祖细胞方面特别重要，它以一种与大型灵长类动物大脑发育有关的方式延长了这些细胞的细胞周期进程。
“通过询问人类神经发育过程中超过3100个HARs的表观遗传图谱，我们证明了近一半的HARs作为神经发育增强剂，这些HARs的顺式调控结构经历了广泛的人类特异性重组，”作者写道，并补充说，“HARs中的人类特异性序列变化极大地增强了它们在神经元细胞中的增强剂活性，进一步确立了HARs作为人类特异性神经发育增强剂。”