Cell子刊:大脑发育中的表观遗传学

【字体: 时间:2015年12月24日 来源:生物通

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  洛克菲勒大学的研究团队最近在Neuron杂志上发表文章,首次阐明了小脑发育背后的表观遗传学机制。“我们这项研究展示了小脑神经回路形成时表观遗传学通路基因的关键变化,”领导这项研究的Mary E. Hatten教授说。

  

生物通报道:建立神经元连接是一个关键的发育过程,对大脑的正常功能至关重要。然而,人们对这一过程中的遗传学控制还知之甚少。

洛克菲勒大学的研究团队最近在Neuron杂志上发表文章,首次阐明了小脑发育背后的表观遗传学机制。“我们这项研究展示了小脑神经回路形成时表观遗传学通路基因的关键变化,”领导这项研究的Mary E. Hatten教授说。

小脑是一个相对简单的大脑结构,但它的功能一点也不简单。这部分大脑控制着我们的行动能力,负责学习新运动机能,感知身体位置、动作和平衡。

小脑神经元诞生之后需要迁移到正确位置。不成熟神经元到达目的地之后,会伸出树突与来自大脑其他部分的纤维相连,并且建立传递信号的离子通道。迄今为止,没人知道这两个过程的控制基因是怎样启动的。

研究人员使用TRAP技术分析了颗粒细胞(小脑的一类细胞)中的基因表达,特别关注小鼠出生后12-21天的基因表达改变,因为这是小脑神经回路形成的主要阶段。进一步研究(metagene analysis)显示,“这个关键的发育阶段中,控制染色质重塑的所有通路都发生了改变。”

研究人员对涉及TET的表观遗传学通路进行了深入研究。TET家族的双加氧酶能够将哺乳动物基因组中的5-甲基胞嘧啶(5mC)逐步氧化成5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)、5-甲酰基胞嘧啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5caC)。这些表观遗传学修饰能改变染色质结构,对基因表达有很大的影响。(延伸阅读:何川教授Cell Res发表表观遗传学新成果

他们将胚胎干细胞分化为不成熟的颗粒细胞,然后激活其中的TET酶。这种干预提高了轴突导向基因和离子通道基因的表达,“就像正常发育过程一样,”Hatten说。这两种基因是生成突触连接的关键。如果关闭TET酶的编码基因,“细胞虽然能完成早期发育,但无法延伸树突形成正常的神经连接。”

“我们知道幼年发生的事件能通过表观遗传学改变对大脑产生重要影响,”Hatten说。“这些发现能帮助我们理解,这些经历是如何影响小脑神经回路的。”

 

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:Role of Tet1/3 Genes and Chromatin Remodeling Genes in Cerebellar Circuit Formation

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