Cell：在重复的DNA中寻找人类大脑基因

　　

是什么让人类大脑如此独特？  7月21日发表在《细胞》杂志 上的一项新研究发现了两个与人类大脑特征相关的基因，并提供了探索更多基因的路线图。这项研究可能有助于深入了解人类大脑的功能和进化，以及语言障碍和自闭症的根源。

这些新鉴定的基因位于人类基因组的“暗物质”中：DNA区域包含大量重复序列，这使得它们直到最近才被研究。如果说组装DNA序列就像用撕碎的书页拼凑一本书，那么用重复序列重建它就像试图仅使用“和”和“这”这样的词来匹配页面。错配和重叠的可能性很大。

尽管研究起来很困难，但 DNA 重复也被认为对进化很重要，因为它们可以生成现有基因的新版本以供选择。

“从历史上看，这是一个非常具有挑战性的问题。人们不知道从哪里开始，”资深作者、加州大学戴维斯分校基因组中心基因组学副主任、加州大学戴维斯分校生物化学和分子医学系及 MIND 研究所副教授Megan Dennis说。

2022年，Dennis与他人合作发表了一篇论文，描述了第一个完整人类基因组序列，即所谓的“端粒到端粒”参考基因组。该参考基因组包含了2001年发表的初稿中遗漏的难解区域，目前正被用于新的发现。

识别人类大脑基因  

Dennis 及其同事利用端粒到端粒的人类基因组来识别重复基因。然后，他们将这些基因按以下特征进行分类：在大脑中表达；基于千人基因组计划的序列，存在于所有人类中；以及保守的基因，这意味着它们在个体之间没有表现出太大的差异。

他们得到了大约250个候选基因家族。他们从中挑选了一些，在动物模型斑马鱼上进行进一步研究。通过删除基因和引入人类复制的基因，他们发现其中至少有两个基因可能对人类大脑的特征有所贡献：一个名为GPR89B的基因导致大脑尺寸略有增大，另一个名为FRMPD2B的基因导致突触信号发生改变。

Dennis说：“想到可以用鱼来测试人类的大脑特征，真是太酷了。”

Dennis表示， 《细胞》论文中的数据集旨在为科学界提供资源。它应该能够更容易地筛查重复区域的突变，例如与语言缺陷或自闭症相关的突变，而这些突变在之前的全基因组筛查中被遗漏了。

“它开辟了新的领域，”Dennis说。