Cell Stem Cell：是什么让咱们成为人类?谜底能够会在渣滓DNA中找到

起源：本站原创 2021-10-12 09:13

在一项新的研讨中，来自瑞典隆德年夜学的研讨职员发现了人类DNA中一个曩昔被漠视的部门，即所谓的非编码DNA，仿佛在人类和黑猩猩的年夜脑之间招致了一种差别，这能够解释了为什么人类和黑猩猩的年夜脑任务方式分歧。

2021年10月12日讯/BIOON/---人类的DNA与黑猩猩十分类似，从退化的角度来看，黑猩猩是在亲缘关系上与人类最接近的生物。如今，在一项新的研讨中，来自瑞典隆德年夜学的研讨职员发现了人类DNA中一个曩昔被漠视的部门，即所谓的非编码DNA，仿佛在人类和黑猩猩的年夜脑之间招致了一种差别，这能够解释了为什么人类和黑猩猩的年夜脑任务方式分歧。相关研讨成果于2021年10月7日在线颁发在Cell Stem Cell期刊上，论文题目为“A cis-acting structural variation at the ZNF558 locus controls a gene regulatory network in human brain development”。

已有研讨标明从退化上看，人类和黑猩猩来自于一个独特的祖先。年夜约500万至600万年前，人类和黑猩猩的退化途径产生分叉，招致了本日的黑猩猩和21世纪的人类---智人。

在这项新的研讨中，这些作者研讨明晰咱们的DNA中是什么使人类和黑猩猩的年夜脑分歧，他们曾经找到了谜底。

论文通信作者、隆德年夜学神经迷信传授Johan Jakobsson解释说，“咱们并没有研讨活的人类和黑猩猩，而是使用在试验室中培育的诱导性多能（iPSC）。iPSC是由咱们在德国、美国和日本的单干同伴对皮肤细胞进行重编程得到的。随后，他们让所得到的C在体外发育为前脑神经祖细胞（forebrain neural progenitor cell, fbNPC）并研讨了fbNPC。”

通过比拟应用人类和黑猩猩C别离发生的人类fbNPC和黑猩猩fbNPC，这些作者发现人类和黑猩猩以分歧的方式使用其DNA中的可变数量串联反复序列（variable number tandem repeat, VNTR），这仿佛在人类和黑猩猩的年夜脑发育中发扬了相称年夜的作用。

图片来自Cell Stem Cell, 2021, doi:10.1016/j.stem.2021.09.008。

这些作者确定了一种KRAB-ZFP转录因子：ZNF558，它在人类而不是黑猩猩的fbNPC中表白。ZNF558是作为LINE-1转座子的克制因子而退化进去的，但已被用来调理单个靶标，即线粒体自噬基因SPATA18。ZNF558在线粒体稳态中起作用，在年夜脑类器官中的功效缺属实验标明，ZNF558在人类晚期年夜脑发育时代影响发育光阴。ZNF558的表白遭到上游的VNTR年夜小的节制，黑猩猩的VNTR比人类更长，并且VNTR在人类群体中也是可变的。是以，这项研讨为顺式构造变异（cis-acting structural variation）若何树立一种影响人类年夜脑退化的调控网络提供了机制上的新见解。

VNTR是一种所谓的DNA构造变体，曩昔被称为‘渣滓DNA’，一种恒久被以为没有功效的DNA反复序列。曩昔，迷信家们始终在DNA中制作卵白的基因部门寻觅谜底，这些基因只占人类基因组的2%，并研讨了卵白质自身，以找赴任异。

是以，这些新的发现标明，人类和黑猩猩的年夜脑发育差别仿佛在基因组DNA的卵白编码基因之外的称为‘渣滓DNA’的处所，这在之前被以为是没有功效的，并且组成了基因组DNA的年夜部门（98%）。

Jakobsson说，“这标明，人类年夜脑退化的根底是遗传机制，这些机制能够比曩昔以为的要简单得多，由于人们之前以为谜底就在2%的DNA中。咱们的成果标明，对年夜脑发育有意义的器械反而能够暗藏在被漠视的98%中，这仿佛很紧张。这是一个令人诧异的发现。”

这些作者所使用的技术是反动性的，使这品种型的研讨得以进行。恰是日本研讨职员山中伸弥的发现使得特化细胞可以被重编程成iPSC，随后iPSC可以分解为简直一切类型的细胞。在这项新的研讨中，C分解为fbNPC。要是没有这种技术，就不行能用契合伦理的办法研讨人类和黑猩猩之间的差别。

为什么想要研讨人类和黑猩猩之间的差别？

Jakobsson说，“我信任，年夜脑是相识人类之以是为人的症结地点。人类可能以如许的方式使用他们的年夜脑来树立社会，教育他们的孩子并倒退先进的技术，这是怎样来的？这很吸惹人！”

Jakobsson以为，在将来，这些新的发现也能够有助于对无关诸如精力决裂症之类的精力疾病的成绩提供基于上的谜底，此中精力决裂症仿佛是人类独占的。

他总结说，“然则在咱们到达这一点之前还有很长的路要走，由于咱们当初不是对2%的编码DNA进前进一步的研讨，而是能够自愿深化研讨100%的DNA---这是一项相称简单的研讨工作。”（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

Pia A. Johansson et al. . Cell Stem Cell, 2021, doi:10.1016/j.stem.2021.09.008.

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