Δεδομένου ότι ο άνθρωπος αποκλίνει από έναν κοινό πρόγονο που μοιράζεται με τους χιμπατζήδες και τους άλλους μεγάλους πιθήκους, ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει αλλάξει δραματικά. Ωστόσο, οι γενετικές και αναπτυξιακές διαδικασίες που ευθύνονται για αυτή την απόκλιση δεν γίνονται κατανοητές. Τα εγκεφαλικά οργανοειδή (εγκεφαλικοί ιστοί), που αναπτύσσονται από βλαστικά κύτταρα σε ένα πιάτο, προσφέρουν τη δυνατότητα μελέτης της εξέλιξης της πρώιμης ανάπτυξης του εγκεφάλου στο εργαστήριο.
Η Sabina Kanton, ο Michael James Boyle και ο Zhisong He, μαζί με τους Gray Camp, Barbara Treutlein και συνεργάτες του, ανέλυσαν τα ανθρώπινα εγκεφαλικά οργανοειδή μέσω της ανάπτυξης από βλαστοκύτταρα για να διερευνήσουν τη δυναμική της γονιδιακής έκφρασης και της ρύθμισης μονοκύτταρο RNA-seq και ATAC-σεq)
Οι συγγραφείς εξέτασαν επίσης τους εγκεφαλικούς οργανοειδείς χιμπατζήδες και μακάκους για να κατανοήσουν πώς η οργανοειδής ανάπτυξη διαφέρει στους ανθρώπους. "Παρατηρήσαμε πιο έντονη ωρίμανση του φλοιού των νευρώνων σε οργανοειδείς χιμπατζήδες και μακάκα σε σύγκριση με τα ανθρώπινα οργανοειδή στο ίδιο σημείο ανάπτυξης", δήλωσε η συγγραφέας Barbara Treutlein. «Αυτό υποδηλώνει ότι η ανθρώπινη νευρωνική ανάπτυξη λαμβάνει χώρα πιο αργά από ό, τι στα άλλα δύο πρωτεύοντα».
Ανθρώπινη γονιδιακή έκφραση και ρύθμιση
Οι ερευνητές αναγνώρισαν επίσης γονίδια που παρουσιάζουν μοτίβα έκφρασης που είναι μοναδικά για τον άνθρωπο κατά τη διάρκεια της δημιουργίας και ωρίμανσης των νευρώνων. Η γονιδιακή έκφραση μπορεί να ρυθμιστεί από την προσβασιμότητα του DNA, το οποίο μπορεί να είναι σε ανοικτή ή συμπαγή κατάσταση. Πολλές από τις αλλαγές γονιδιακής έκφρασης που οι αναγνωρισμένοι συγγραφείς θα μπορούσαν να συνδεθούν με τις κοντινές αλλαγές στην προσβασιμότητα του ανθρώπινου γονιδιώματος.
Οι περισσότερες από τις διαφορικά προσβάσιμες περιοχές φιλοξενούν μεταλλάξεις που μοιράζονται μεταξύ όλων των ανθρώπων που ζουν σήμερα, μερικές από τις οποίες μπορεί να είναι υπεύθυνες για τις παρατηρούμενες αλλαγές στην προσβασιμότητα του DNA και την έκφραση γονιδίων
"Ορισμένες γενετικές αλλαγές αναμένεται να αλλάξουν τη δέσμευση του μεταγραφικού παράγοντα, αποδεικνύοντας μια πιθανή εξήγηση για το πώς συμβαίνουν αυτές οι διαφορές γονιδιακής έκφρασης", δήλωσε ο Gray Camp, συν-ανώτερος συγγραφέας της μελέτης. "Μεταξύ των αλλαγών γονιδιακής ρύθμισης που εντοπίσαμε θα μπορούσαν να είναι εκείνες που συμβάλλουν στη μεγαλύτερη εγκεφαλική και γνωστικές ικανότητες που παρατηρούνται σε ανθρώπους σε σχέση με άλλα πρωτεύοντα."
Οι συγγραφείς διερεύνησαν περαιτέρω την ανθρώπινη έκφραση γονιδίων στον προμετωπιαίο φλοιό του ενήλικα, μια περιοχή του εγκεφάλου που έχει αυξηθεί σε μέγεθος στους ανθρώπους και πιστεύεται ότι επηρεάζει πολύπλοκες γνωστικές συμπεριφορές. Εντοπίστηκαν οι αναπτυξιακές διαφορές στην έκφραση γονιδίων που παραμένουν στην ενηλικίωση, καθώς και αλλαγές αποκλειστικές στον ενήλικο εγκέφαλο σε συγκεκριμένους κυτταρικούς τύπους.
"Τα δεδομένα μας παρέχουν έναν πόρο για να κατευθύνουμε περαιτέρω έρευνα στους μηχανισμούς της δυναμικής των γονιδιακών ρυθμίσεων κατά την πρώιμη ανάπτυξη του εγκεφάλου, ειδικά εκείνοι που δυνητικά διακρίνουν τον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο ανθρώπων και χιμπατζή", καταλήγουν οι συντάκτες.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Nature .
Πηγή: Κοινωνία του Max Planck
 |
| Σχεδίαση ενός χιμπατζή από τον Κουβανό καλλιτέχνη Enrique Guisado Triay, που σήμερα βασίζεται στη Λειψία της Γερμανίας [Credit: Enrique Guisado Triay] |
Οι συγγραφείς εξέτασαν επίσης τους εγκεφαλικούς οργανοειδείς χιμπατζήδες και μακάκους για να κατανοήσουν πώς η οργανοειδής ανάπτυξη διαφέρει στους ανθρώπους. "Παρατηρήσαμε πιο έντονη ωρίμανση του φλοιού των νευρώνων σε οργανοειδείς χιμπατζήδες και μακάκα σε σύγκριση με τα ανθρώπινα οργανοειδή στο ίδιο σημείο ανάπτυξης", δήλωσε η συγγραφέας Barbara Treutlein. «Αυτό υποδηλώνει ότι η ανθρώπινη νευρωνική ανάπτυξη λαμβάνει χώρα πιο αργά από ό, τι στα άλλα δύο πρωτεύοντα».
Ανθρώπινη γονιδιακή έκφραση και ρύθμιση
Οι ερευνητές αναγνώρισαν επίσης γονίδια που παρουσιάζουν μοτίβα έκφρασης που είναι μοναδικά για τον άνθρωπο κατά τη διάρκεια της δημιουργίας και ωρίμανσης των νευρώνων. Η γονιδιακή έκφραση μπορεί να ρυθμιστεί από την προσβασιμότητα του DNA, το οποίο μπορεί να είναι σε ανοικτή ή συμπαγή κατάσταση. Πολλές από τις αλλαγές γονιδιακής έκφρασης που οι αναγνωρισμένοι συγγραφείς θα μπορούσαν να συνδεθούν με τις κοντινές αλλαγές στην προσβασιμότητα του ανθρώπινου γονιδιώματος.
 |
| Chimpanzee εγκεφαλικά οργανοειδή σε τρυβλίο Petri [Πίστωση: Sabina Kanton, MPI f. Εξελικτική Ανθρωπολογία] |
"Ορισμένες γενετικές αλλαγές αναμένεται να αλλάξουν τη δέσμευση του μεταγραφικού παράγοντα, αποδεικνύοντας μια πιθανή εξήγηση για το πώς συμβαίνουν αυτές οι διαφορές γονιδιακής έκφρασης", δήλωσε ο Gray Camp, συν-ανώτερος συγγραφέας της μελέτης. "Μεταξύ των αλλαγών γονιδιακής ρύθμισης που εντοπίσαμε θα μπορούσαν να είναι εκείνες που συμβάλλουν στη μεγαλύτερη εγκεφαλική και γνωστικές ικανότητες που παρατηρούνται σε ανθρώπους σε σχέση με άλλα πρωτεύοντα."
Οι συγγραφείς διερεύνησαν περαιτέρω την ανθρώπινη έκφραση γονιδίων στον προμετωπιαίο φλοιό του ενήλικα, μια περιοχή του εγκεφάλου που έχει αυξηθεί σε μέγεθος στους ανθρώπους και πιστεύεται ότι επηρεάζει πολύπλοκες γνωστικές συμπεριφορές. Εντοπίστηκαν οι αναπτυξιακές διαφορές στην έκφραση γονιδίων που παραμένουν στην ενηλικίωση, καθώς και αλλαγές αποκλειστικές στον ενήλικο εγκέφαλο σε συγκεκριμένους κυτταρικούς τύπους.
"Τα δεδομένα μας παρέχουν έναν πόρο για να κατευθύνουμε περαιτέρω έρευνα στους μηχανισμούς της δυναμικής των γονιδιακών ρυθμίσεων κατά την πρώιμη ανάπτυξη του εγκεφάλου, ειδικά εκείνοι που δυνητικά διακρίνουν τον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο ανθρώπων και χιμπατζή", καταλήγουν οι συντάκτες.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Nature .
Πηγή: Κοινωνία του Max Planck
Επισκεφτείτε την ιστοσελίδα μας http://www.tapantareinews.gr, για περισσότερη ενημέρωση. ⭐Εγγραφείτε - SUBSCRIBE: http://bit.ly/2lX5gsJ Website —►http://bit.ly/2lXX2k7 SOCIAL - Follow us...: Facebook...► http://bit.ly/2kjlkot
Δημοσίευση σχολίου
Αφήστε το σχόλιό σας ή κάνετε την αρχή σε μία συζήτηση
Σημείωση: Μόνο ένα μέλος αυτού του ιστολογίου μπορεί να αναρτήσει σχόλιο.