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南通大学第一作者发Nature子刊文章

2012.9.26

  来自英国曼彻斯特大学,南通大学江苏省神经再生重点实验室等处的研究人员提出了确凿的证据,证明一部分大脑区域能独立于其它部分进化,这一发现将极大促进我们对于大脑的理解,这项研究也找到了几个调控不同大脑区域大小的遗传位点。相关成果公布在Nature Communications杂志上。

  文章的第一作者分别是南通大学江苏省神经再生重点实验室的陆璐博士和曼彻斯特大学的Reinmar Hager博士。这项研究最初目的是解析大脑的不同部位是否能对进化刺激,彼此独立的作出应答(即镶嵌进化mosaic evolution),还是大脑作为一个整体来应答(协同进化即concerted evolution),这与之前的只进行一个物种脑部检测的研究不同。

  研究人员进行了约一万只小鼠大脑的分析,检测了每个大脑中七个独立部分的体积和重量,并且也扫描了每个动物除Y染色体外的全部基因组,确定了每个大脑部分的基因组。

  Hager博士将这些大脑部位的体积变化,与基因变化进行了比对,发现体积受到特殊的基因集调控,各部位的基因组都不同。之后他和同事还比较测量每只小鼠与其大脑整体尺寸。令人惊讶的是,研究人员发现大脑各部位与整体尺寸间并没有太大的联系。

  “如果大脑所有不同部分是作为一个整体进化,那么就能会看到是同一套基因影响所有部分的尺寸体积,但是我们发现大脑每个部位存在许多基因差异,这支持了镶嵌进化,而且我们也发现大脑各部位的大小与整个大脑的大小之间关联很小,这也支持了镶嵌进化假说”,Hager博士说。

  利用这些从小鼠实验中所收集的数据,研究人员又分析了影响大脑体积的基因,以及影响身体大小的基因,他们希望能了解大脑的体积调控因子,是否与调控身体大小的元件不同。

  结果研究人员找到了这方面的证据,他们发现大脑体积受到一套独立的基因集调控,与调控身体大小的基因不同。而且身体和大脑体积的变化之间也不存在什么联系。

  这些证据意味着大脑的体积是独立于身体的体积,单独进化的。

  研究组下一步还将进行更多的深入探索,希望找出决定大脑不同部位大小的特殊基因。

  Hager博士说:“如果我们能够识别出引起大脑部位体积变化的特殊基因,那么就会对神经疾病,和大脑发育领域产生巨大的影响,我们希望这项研究将大大促进我们对于大脑的了解。”

  这七个大脑部位分别是小脑,海马区,嗅球,大脑皮层,纹状体striatum,侧膝状体神经核(lateral geniculate nucleus)和基底外侧复合物(basolateral complex)。

  附:陆璐,南通大学引进的海外高层次留学人才,重点学科带头人,教授、硕士生导师。哥伦比亚大学医学系博士后,田纳西州大学解剖与神经生物系副教授。美国留学期间,参与了美国田纳西州大学与美国 Jax Lab联合培育的基因重组纯系小鼠――B×D RI小鼠的培育,是目前世界上最大的基因重组纯系小鼠;与其导师在世界上参与创立了基因表达数量性状上游调控基因位点分析方法,介绍与应用该方法的文章分别发表在Nature Genetic(影响因子24.5)、Nature Neuroscience(影响因子12)等杂志。并将该方法首次引入我国,在南通大学成功开展相关研究工作:主持国家自然科学基金项目“与紧张焦虑相关的海马特异性基因表达及其基因网络调节通路研究” 、“与PD相关的基因表达及调节通路的研究 ”、江苏省自然科学基金重点项目“应用系统生物学探讨AD相关的基因及其调节通路”等多项自然科学基金项目。多年来一直从事于神经生物学方面的研究,特别是神经系统数量性状基因调控位点的研究。数十年来发表论文70余篇,其中SCI收录论文40多篇。

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