脑细胞会偏爱一个父母的基因超过另一个

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脑细胞会偏爱一个父母的基因超过另一个
/ z1 ~& \" P) J. ~2 [- ?来源:生物 360 / 作者:pippi / 2017-02-268 p" N. f7 K9 f6 x5 H! t: R
大多数孩子会说他们都一样的爱妈妈和爸爸，但有些时候，孩子会更偏爱其中一个。也可以这样说，我们的体细胞如何给 DNA 下指令。一直以来，人们一直认为，每一个复制的染色体——一半继承自妈妈和一半来自爸爸——都会得到相同的待遇。犹他大学医学院科学家的一项新研究表明，大脑中的细胞有一个不常见的现象就是，优先激活其中一个拷贝。这项发现已发表在《Neuron》上，打破了经典遗传学的规律，并提出了遗传突变可能导致脑部疾病的新方法。& Z4 L# d# ]" `4 f, ?
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大脑中的许多细胞表达每个基因的两个拷贝，一个遗传自妈妈，一个遗传自父亲。 其他只表达一份。 如果单拷贝碰巧发生遗传突变，可能导致细胞病变。 从犹他大学的研究发现提供了一个以前没有描述的遗传学细胞水平上的细微视图。" a0 R0 Q5 n/ Q! A/ L& `
(图片来源：Christopher Gregg)
6 \; {2 Z! w$ x! S7 \$ I" B新研究显示，在新生小鼠脑部至少一个区域，不平等的激活很常见。大约 85% 的背侧缝核中已知用于分泌情绪控制化学血清素 5 - 羟色胺的基因差异性地激活其母本和父本基因拷贝。十天后，在青少年小鼠大脑中，发生了转变，来自母本和父本的两个拷贝除 10% 的基因之外所有基因均被激活。% B7 `1 e& u! y3 T+ r
这种奇怪的现象不止在大脑中被发现，此差异也发生在小鼠的其他部位，包括肝脏和肌肉，甚至也发生在人类中。
3 k' u5 e8 s: P4 L, L3 y, h- r1 }“我们通常以整个人或动物的方式来思考性状，但我们发现当我们观察细胞水平时，遗传学比我们想象的要复杂得多”Christopher Gregg 博士神经生物学和解剖学教授，以及 2 月 23 日在 Neuron 在线发表本研究的资深作者说，“这项新的发现可以帮助我们了解大脑疾病。”
6 T' U) e0 X( h, F- l, }以这种非正统的方式调节的基因是精神疾病的危险因素。在人类中，称为 DEAF1 的基因，涉及自闭症和智力残疾，已显示在大脑的多个区域中一个基因拷贝的优先表达。在灵长类动物中，与人类亲缘关系最近的动物，调查表明一个基因的优先表达对于许多其它基因也是如此，包括一些与亨廷顿舞蹈病，精神分裂症，注意力缺陷障碍和双性障碍相关的疾病。/ J' v2 i* N; {1 \2 B
遗传不平衡对我们的健康可能意味着什么，仍有待商榷，但初步研究结果表明，它可以形成疾病的脆弱性，Gregg 解释说。一般具有两个拷贝的基因在其中一个有缺陷的情况下可用作保护性的缓冲。优先激活一个基因拷贝，突变和沉默健康基因的副本，即使是暂时的，在特定细胞中也可能是破坏性的。
2 r# d: X8 \7 [. @, F$ z支持这个想法，Gregg 的实验室发现转基因小鼠的一些脑细胞比起健康的基因优先激活突变的基因拷贝。“一般认为基因的两个拷贝之间存在相关性”与研究生 Wei-Chao Huang 共同领导这项研究的计算机科学家 Elliott Ferris 说。相反，他们发现了意想不到的事情，Huang 解释到：“我们开发了大数据挖掘新方法，并发现了新的东西。”
2 `  }* ]0 @% m* s2 P研究者在他们的研究中筛选了数千个基因，定量每个母本和父本基因拷贝的相对激活水平，并发现两种基因的表达对于许多基因是不同的。他们所看到的惊讶，他们开发了统计方法严格测试其有效性，并确定他们不是由于技术差异，也不是由于遗传噪声所致。跟踪他们的发现后，他们检查了更紧密的基因子集，直接可视化基因拷贝之间在小鼠和人类大脑的细胞水平的不平衡。
' C$ {' b7 c( E4 J, L+ oGregg 和同事的研究结果建立在以前的研究基础上，扩展了基因在母本和父本之间有偏爱的研究现象。印迹基因和 X 连锁基因是差异激活其母本和父本基因拷贝的特定基因类型。在培养的细胞中的研究还确定了一些基因改变其表达的拷贝。然而，这项研究的结果表明沉默一个基因副本可能是一种方式，细胞在动物的生命周期的特定时间，或在离散的地方微调他们的遗传程序。
0 f# u2 v! ]: U2 j. t- y/ R3 @' @“我们的新研究结果揭示了一个新开端，形成母本和父本基因拷贝在大脑中的表达根据年龄、脑区域和组织类型的不同影响”Gregg 解释，“这意味着遗传学的一个新观点，开始接近。
* M' _+ M3 A2 B+ Y参考资料：- N( ?/ A# l% B' A9 L! {
1. Playing favorites: Brain cells prefer one parent's gene over the other's5 d' C6 g; V8 |' L8 b
2. Diverse Non-genetic, Allele-Specific Expression Effects Shape Genetic Architecture at the Cellular Level in the Mammalian Brain
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