胎大脑的3D基因组揭示了灵长类皮质形成过程中的进化创新
Xin Luo1, Yuting Liu2, Dachang Dang3
1State Key Laboratory of Genetic Resources and Evolution, Kunming Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650223, China; Center for Excellence in Animal Evolution and Genetics, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650223, China; National Resource Center for Non-Human Primates, Kunming Primate Research Center, and National Research Facility for Phenotypic and Genetic Analysis of Model Animals (Primate Facility), Kunming Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Kunming, Yunnan 650107, China.
研究人员在开发过程中绘制了大脑的3D基因组结构. 与人类和老鼠的大脑进行比较, 发现了人类特有的染色质结构变化, 提供了大脑进化和认知的见解.
科学领域:
- 神经科学
- 基因组学
- 进化生物学
背景情况:
- 了解人类大脑的演变是解释人类认知和精神障碍的关键.
- 比较基因组学和3D基因组架构为研究进化变化提供了强大的工具.
研究的目的:
- 研究人类大脑进化背后的调节机制.
- 在皮形成过程中构建3D基因组结构的高分辨率地图.
- 确定基因组结构中的特定人类变化及其对基因表达的影响.
主要方法:
- 在皮质形成过程中为 rhesus 大脑生成多个omics 配置文件.
- 构建了一个高分辨率的3D基因组架构地图.
- 人类,和老鼠大脑的3D基因组结构比较.
- 分析了拓关联域 (TAD) 和染色质循环.
主要成果:
- 确定了499个人类特异性的TAD和1266个人类特异性的染色体循环.
- 人类特异性循环在增强剂-增强剂相互作用中得到丰富.
- 调节的基因显示出人体特异性的表达变化,
- 特定于人类的序列变化位于特定于人类的TAD边界和循环中,可能会产生新的监管元素.
结论:
- 对比的3D基因组分析对于剖析大脑发育和进化调节机制是有价值的.
- 人类特异性的染色体结构变化在大脑发育过程中显著影响基因调节.
- 这些发现提供了人类认知进化的遗传基础和对精神障碍的易感性.
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