负责人类大脑皮层大尺寸的miRNA

　　

人类特有的特定基因数量相对较少，而在胚胎发育过程中不同哺乳动物大脑皮层中保守和表达的基因数量要多得多。一个基本的未解决的问题是，在不同物种的进化过程中，这些高度保守的基因是如何调控大脑皮层的发育的。

在《Science Advances》杂志上发表了一篇论文，来自西班牙国家研究委员会、Miguel Hernández大学和阿利坎特神经科学研究所的研究者，在Víctor Borrell博士领导下，重点研究了一种产生一种叫做MIR3607的microRNA的基因。他们还发现，在大脑较小的物种中，MIR3607在进化过程中的表达缺失或“沉默”导致大脑皮层的大小急剧减小，而大脑皮层最终决定了大脑的大小。

此外，大脑皮层变得光滑，而大多数哺乳动物的大脑皮层是通过脑回和脑沟增加表面积，以一种起伏的方式。直到现在，啮齿类动物大脑进化中这种次级损失的遗传机制仍是完全未知的。Víctor Borrell说:“在我们的工作中，我们显示了microRNA MIR3607在灵长类动物和食肉动物(如雪貂)的大大脑皮层的胚胎阶段表达，但在小鼠中不表达。”

MicroRNAs (miRNAs)是一种小的RNA，不产生蛋白质，但调节其他基因的表达，这就是为什么它们在胚胎发育过程中是必不可少的。然而，尽管miRNAs具有调节基因表达的能力，但令人惊讶的是，它们在大脑进化和扩展的背景下却很少受到关注。

“通过这项工作，我们已经确定MIR3607是Wnt/β-Catenin信号级联的重要调节器，这是在大脑皮层胚胎发育中具有关键功能的通路，因为它调节干细胞增殖和细胞分化等过程。我们的发现也符合最近关于miRNAs在早期皮层发育中的重要性的发现，调节神经干细胞的扩增和它们产生的胚芽层的内稳态，”Borrell博士解释说。

进化的挫折

从进化的角度来看，这一发现表明“发育中的大脑皮层中MIR3607表达的缺失可能是啮齿类动物进化过程中大脑尺寸二次缩小的关键因素。胚胎小鼠大脑皮层中MIR3607的缺失提出了其激活如何被调节的关键和仍未回答的问题，”Kaviya Chinnappa解释说，他是这篇论文的第一作者。

哺乳动物大脑皮层扩张和折叠的总体进化趋势在一些哺乳动物群体中发生了逆转，比如新世界猴子，特别是啮齿动物，它们的大脑进化得比它们的祖先更小更光滑。“我们的结果第一次确认了MIR3607的丢失是在小型哺乳动物进化过程中选择的，以减小老鼠大脑皮层的大小，”Borrell说。

“在动物物种中，microRNA通常是高度保守的。MIR3607在人类、猕猴、雪貂和小鼠中的相似性表明，这种microRNA在小鼠大脑中具有保守的功能。因此，我们推断，如果我们在小鼠胚胎大脑中实验性地重新表达MIR3607，我们可以阐明它在皮质发育中的作用，”Chinnappa解释道。

从Borrell博士的研究小组在小鼠胚胎大脑皮层中开发的DNA载体中人工表达MIR3607表明，这种microRNA的表达本身足以促进大脑心室区的扩张，而心室区是产生神经元的干细胞出生的地方。此外，他们证实了MIR3607在人脑类器官中的过度表达也会导致这些干细胞的扩增。

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杂志

Science Advances

DOI

10.1126\sciadv.abj4010