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跳跃基因有助于确定个体大脑的独特性

2019-07-23 11:40:51 科技资讯186℃

  跳跃基因有助于确定个体大脑的独特性 2005年6月15日 大脑是多样性的奇迹:没有两个看起来相同 - 甚至不是其他同卵双胞胎。索尔克生物研究所的科学家们可能已经找到了解释大脑组织和功能中令人费解的变化的一种解释:移动元素,可以从基因组中的一个位置跳到另一个位置的DNA片段,随机改变单个脑细胞中的遗传信息。如果发生足够的这些跳跃,它们可以允许个体大脑以明显不同的方式发展。 “这种移动性为真正达尔文的随机性和选择感增加了神经元的多样性和灵活性,”Salk研究所遗传学实验室教授兼联合主任,该研究的第一作者Fred H. Gage说。发表在本周的“大自然”中。在移动元素的帮助下创造多样性,然后选择适者生存的过程仅限于大脑并使其他器官不受影响。“你不会想要在你的心中添加个性的元素,“他补充说。 胚胎大脑中成熟为神经元的前体细胞看起来和行为大致相同。然而,这些前体最终会产生一整套神经细胞,这些神经细胞在形态和功能上极为不同,并共同形成大脑。确定导致这种多样化的机制一直是一项长期挑战。 “人们推测可能存在一种机制,可以像免疫系统一样创造大脑的多样性,免疫系统的多样性可能是我们最接近的类比,”盖奇说。 在免疫系统中,编码抗体的基因被改组以产生能够识别无数个不同抗原的多种抗体。 在他们的研究中,研究人员密切跟踪了单个人类移动遗传元件,即大鼠培养的神经元前体细胞中的所谓LINE-1或L1元件。然后他们把它介绍给老鼠。每次设计的L1元素跳跃时,受影响的细胞开始发绿[为什么?]。研究员兼共同作者M. Carolina N. Marchetto说:“当我们在老鼠的大脑中看到绿色细胞时,我们感到非常兴奋,因为那时我们知道它发生在体内并且不能被解雇为组织培养神器。“ 相关故事新模型揭示了小细胞肺癌是如何被发现的意外发现指出了自身免疫性疾病的潜在新治疗细胞蛋白信号可被操纵以促进骨骼构建可转移的L1元素,或通常被称为“跳跃基因”,构成17%的我们的基因组DNA,但对它们知之甚少。几乎所有这些都是通过突变使它们功能失调而永久性地陷入永久性地点,但在人类中,大约有一百个人可以通过“复制和粘贴”机制自由移动。长期被认为是无用的胡言乱语或“垃圾”DNA,转座的L1元素被认为是我们遥远的进化过去的细胞内寄生虫或残羹剩饭。 长期以来人们都知道L1元素在睾丸和卵巢中是活跃的,这解释了它们如何通过将新的插入物传递给后代而在进化中发挥作用。 “但是,除了种系细胞之外,没有人能够令人信服地在细胞中表现出移动性,”盖奇说。 除了它们在睾丸和卵巢中的活动外,跳跃的L1元素不仅是成年大脑独有的,而且似乎也发生在神经细胞发育的早期阶段。 Salk团队仅在已成为神经元的神经元前体细胞中发现了插入物。大脑中发现的其他细胞类型,如少突胶质细胞和星形胶质细胞,未受影响。 至少在种系中,L1的拷贝似乎或多或少随机地插入其宿主细胞的基因组中。 “但在神经元祖细胞中,这些移动元素似乎寻找在神经元中表达的基因。我们认为这是因为当细胞开始分化时,细胞开始打开基因并将DNA暴露于插入,”共同作者解释说。 Alysson R. Muotri。“我们第一次展示的是,单次插入会破坏基因表达并影响单个细胞的功能,”他补充道。 然而,现在判断内源性L1元素在人类神经元中的移动频率以及这个过程受到多大程度的调控或者当这个过程出现问题时会发生什么变得现在还为时过早,Gage警告说。 “我们只研究了一个带有标记基因的L1元素,并且只能说内源性L1元素的运动性可能更大,”他补充道。 出处:http://www.salk.edu/

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