Cell：人類加速進化區(qū)影響大腦功能

2016年09月18日訊 波士頓兒童醫(yī)院等機構(gòu)的研究人員發(fā)現(xiàn)，人類基因組的加速進化區(qū)域似乎有助于人類大腦的正常發(fā)育、社會行為以及一些認知過程。這項成果于本周發(fā)表在《Cell》雜志上。

研究人員利用新的序列數(shù)據(jù)以及原有的群體序列和基因調(diào)控信息來評估人類加速進化區(qū)及其對自閉癥譜系障礙的潛在影響。他們的研究結(jié)果表明，那些存在在某些患者中的de novo拷貝數(shù)改變往往與基因組中調(diào)控大腦相關(guān)基因的部分相重合，且經(jīng)過了快速的序列變化。

人類與動物之間毫無疑問存在巨大的差異。即使是與人類親緣關(guān)系最近的黑猩猩，無論是外貌還是語言都與人類有明顯的不同。一直以來，研究人員對人類與其他動物的序列差異很感興趣。

對于人類基因組的加速進化區(qū)域，研究人員試圖區(qū)分這些區(qū)域的功能變化，從而評估其潛在功能。由于人類相當一部分的差異序列落在調(diào)控區(qū)，于是他們仔細研究表觀基因組圖譜，并對數(shù)千個人類加速進化區(qū)中的人類特有變異進行測序。

這項分析發(fā)現(xiàn)了人類加速進化區(qū)與那些影響大腦表達模式的調(diào)控位點存在重疊。這其中包括一些與SOX2或MEF2A等基因相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點，這些基因參與了人類大腦的發(fā)育。

之后，研究人員側(cè)重于研究人類加速進化區(qū)中的疾病相關(guān)基因，發(fā)現(xiàn)了20多個基因與自閉癥或智力障礙相關(guān)。同樣地，與哺乳動物的大腦功能、精神分裂癥或神經(jīng)系統(tǒng)功能相關(guān)的基因往往也落在快速進化的序列附近。

研究團隊隨后查看了2100個家庭的拷貝數(shù)變異數(shù)據(jù)，這其中包含患有自閉癥的兒童、未患病的兄弟姐妹以及他們的父母。研究人員發(fā)現(xiàn)，de novo拷貝數(shù)改變，特別是自閉癥兒童帶有的那些，在人類加速進化區(qū)更為常見。

當研究人員對來自中東的218個自閉癥家庭進行測序時，他們發(fā)現(xiàn)了類似的模式。通過30名患病個體和5名未患病個體的基因組測序數(shù)據(jù)以及其余家庭成員的人類加速進化區(qū)的靶向測序數(shù)據(jù)，他們發(fā)現(xiàn)患者在人類加速進化區(qū)的隱性變異比其他人多了43%。

“我們提供了第一份直接的證據(jù)，表明人類加速進化區(qū)中罕見的de novo CNV可能促進了自閉癥，而罕見的雙等位基因突變可能與5%的血緣自閉癥病例存在關(guān)聯(lián)，”作者寫道。

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