Neuron：大腦何時(shí)表達(dá)媽媽的基因，何時(shí)表達(dá)爸爸的
日期：2017-03-02 08:54:06
當(dāng)我們看一個(gè)孩子的臉，我們會(huì)覺得他的眼睛像媽媽，他的鼻子像爸爸。不過，當(dāng)我們看一個(gè)細(xì)胞，我們不會(huì)這么細(xì)分。眾所周知，每個(gè)細(xì)胞或多或少地表達(dá)母源基因和父源基因的等位基因。由于基因組印記或X失活等機(jī)制，這種模式也存在某些差異。當(dāng)然，也許還有一些機(jī)制是未知的。
最近，美國猶他大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了母源和父源等位基因表達(dá)的新型偏差。在神經(jīng)生物學(xué)助理教授Christopher Gregg博士的帶領(lǐng)下，這些科學(xué)家開發(fā)出一種篩查，能夠測(cè)定父母兩方的特定基因的活性。
利用這種篩查，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，大腦中的細(xì)胞通常優(yōu)先激活一個(gè)等位基因。在新生小鼠大腦中至少一個(gè)區(qū)域，這種不平衡似乎成為一種慣例。對(duì)于中縫背核中約85%的基因，母源和父源基因拷貝的激活存在差異。不過十天后，情況已經(jīng)大不同，除10%的基因外，所有基因的兩個(gè)拷貝均被激活。
研究人員補(bǔ)充說，在猴子和人類的大腦中，單個(gè)神經(jīng)元或特定類型的神經(jīng)元讓父或母的基因沉默，這并不罕見。近日，他們?cè)凇?span lang="EN-US">Neuron》雜志上發(fā)表文章，通過基因組學(xué)、原位雜交和小鼠遺傳學(xué)策略揭示了大腦中的多種等位基因效應(yīng)。
Gregg博士談到：“這個(gè)故事有助于理解我們?yōu)槭裁从行苑敝场Ｍǔ碚f，一個(gè)基因的兩個(gè)拷貝可作為保護(hù)緩沖區(qū)，以防其中一個(gè)是有缺陷的。我們的研究表明，健康的基因拷貝被關(guān)閉的時(shí)期可能是關(guān)鍵的窗口期，這時(shí)細(xì)胞很容易受到突變的影響。”
通常引起精神疾病的突變是雜合的，意味著它們只影響一個(gè)基因拷貝。Gregg實(shí)驗(yàn)室正在探索為什么同一個(gè)基因與多種精神疾病相關(guān)，以及為什么不同的人在嚴(yán)重程度上存在差異。研究表明，大腦中的某些細(xì)胞可能主要表達(dá)基因的突變拷貝，而其他細(xì)胞則不是。
研究人員發(fā)現(xiàn)，等位基因效應(yīng)與發(fā)育階段和細(xì)胞類型相關(guān)，在新生兒大腦中特別流行，并導(dǎo)致單等位基因（monoallelic）腦細(xì)胞的嵌合體，這些細(xì)胞差異表達(dá)野生型和突變的等位基因。他們發(fā)現(xiàn)，影響精神疾病風(fēng)險(xiǎn)的多種非遺傳等位基因效應(yīng)也存在于獼猴和人類大腦中。
“這些篩查發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的景象，不是因?yàn)橛∮洠膊皇且驗(yàn)?span lang="EN-US">X失活，而是采取各種不同的形式，”Gregg博士解釋道。“一些效應(yīng)是年齡特異的，一些在出生后是穩(wěn)定的，一些影響大多數(shù)腦細(xì)胞，而一些是細(xì)胞特異的，一些涉及到拮抗效應(yīng)（一個(gè)上升，另一個(gè)下降），而另一些則采取不同的模式。”
Gregg博士和他的團(tuán)隊(duì)目前致力于了解父母基因表達(dá)的差異如何影響大腦功能和疾病風(fēng)險(xiǎn)。盡管這些研究專注于腦細(xì)胞和精神疾病，但他們開發(fā)的篩查可被科學(xué)界所利用，為更多的細(xì)胞類型提供見解。
