Büyük beyinlerimizin arkasındaki benzersiz genleri keşfetmek
Sadece insanlarda bulunan ve 3-4 milyon yıl önce atalarımızda ortaya çıkan bir grup gen, daha büyük beyinlerimizin evrimine neden olmuş olabilir.
Bu vahiy - ve ona yol açan çalışma - şu anda dergide bildirilen iki çalışmanın konusudur. Hücre.
Bir çalışma California Üniversitesi (UC) Santa Cruz tarafından yönetildi ve diğeri Belçika'daki Université Libre de Bruxelles tarafından yönetildi.
Bulgular, daha büyük beyinlerimizin evrimine neden olan ve bize düşünme ve sorunları çözme yeteneği veren değişiklikler hakkındaki bilgilerimizdeki boşluğu dolduruyor.
NOTCH2NL adlı genler, ilk olarak meyve sineklerinde tanımlanan, Notch adlı çok eski bir aileye aittir; isimlerini aldılar çünkü sineklerin kanatlarının çentiklenmesine neden olan genetik hatalarla bağlantılıydılar.
NOTCH2NL nöron sayılarını nasıl artırır?
UC Santa Cruz'da biyomoleküler mühendislik profesörü ve ilk çalışma makalesinin eş kıdemli yazarı olan David Haussler, Notch genlerinin "yüz milyonlarca yıl öncesine" döndüğünü ve "embriyonik gelişimde önemli roller oynadığını" söylüyor.
"Bulmak," diye devam ediyor, "insanların bu ailenin beyin gelişimiyle ilgili yeni bir üyesine sahip olması son derece heyecan verici."
Araştırmacılar, yalnızca insana ait NOTCH2NL genlerinin, akıl yürütme ve dil gibi gelişmiş bilişsel becerilerin merkezi olan insan korteksinin gelişiminde anahtar bir role sahip olduğunu keşfettiler.
Genler, korteksin nöral kök hücrelerinde güçlü bir şekilde eksprese edilir ve belirli hücre tiplerine olgunlaşmalarını geciktirir.
Bu gecikme, daha büyük bir kök hücre havuzunun birikmesine neden olur ve bu da beyin gelişimi boyunca daha fazla nöronun üretilmesine yol açar.
Genler, geliştirme sırasında sinyali artırır
NOTCH2NL genleri, insan genomunun otizm, mikrosefali, makrosefali ve şizofreni gibi çeşitli nörogelişimsel bozukluklarla bağlantılı olan "kromozom 1'in uzun kolu" bölgesinde bulunur.
Bazı bozukluklar, DNA'nın büyük bölümlerinin kopyalanmasıyla, bazıları da silinmelerle bağlantılıdır. Toplu adları "1q21.1 silme / çoğaltma sendromları" ile bilinirler.
Notch gen ailesi tarafından kodlanan proteinler, hücrelerin içinde ve ayrıca hücreler arasında sinyal verme ile ilgilidir.
Bu sinyallerin çoğu, vücudun birçok yerinde kök hücrelerin kaderini belirler - örneğin beyin hücrelerine mi yoksa kalp hücrelerine mi farklılaşsın?
Araştırmacılar, NOTCH2NL genlerinin Notch sinyallemesini "geliştiren" proteinleri kodladığını buldular.
UC Santa Cruz'da biyomoleküler mühendislikte araştırma bilimcisi olan eş kıdemli çalışmanın yazarı Dr. Sofie R. Salama, "Notch sinyali", "gelişen sinir sisteminde zaten önemli olduğu biliniyordu" diye açıklıyor.
"NOTCH2NL, nöral kök hücrelerin çoğalmasının artmasına ve nöral olgunlaşmanın gecikmesine yol açan Notch sinyalini güçlendiriyor gibi görünüyor" diye ekliyor.
"DNA kopyalama hataları"
Ancak Dr. Salama, genlerin insan korteksinin gelişimini kontrol eden çok daha büyük bir sürecin parçası olduğuna dikkat çekiyor: "boşlukta hareket etmiyorlar".
"İnsan evriminde provokatif bir zamanda" oyuna girdiler. O ve meslektaşları, genlerin gelişimsel bozukluklarla ilişkili olmasını da ilginç buldu.
NOTCH2NL genlerinin ortaya çıkmasına neden olan atalarımızda meydana gelen "DNA kopyalama hataları", 1q21.1 delesyon / duplikasyon sendromunda nörolojik bozukluklara yol açanlara benzer türden görünüyor.
Tipik olarak hatalar, "neredeyse aynı" olan uzun DNA dizilerine sahip kromozomlar üzerindeki konumlarda meydana gelir.
Prof. Haussler, "Neredeyse aynı olan bu uzun DNA segmentleri, replikasyon mekanizmasını karıştırabilir ve genomda istikrarsızlığa neden olabilir," diye açıklıyor Prof.
Paradoksal olarak, bize daha büyük beyinlerimizi veren kromozom 1 bölgesindeki gen kopyalama işleminin de bizi 1q21.1 delesyon / duplikasyon sendromuna karşı savunmasız kılmaktan sorumlu olabileceği anlaşılıyor.
Araştırmacılar, sıralama araçlarını kullanarak günümüz insanlarında NOTCH2NL'nin sekiz versiyonunu buldular ve keşfedilecek daha çok şey olduğundan şüpheleniyorlar.
Her NOTCH2NL versiyonu, DNA'sının dizilişinde biraz değişiklik gösterir, ancak ne etkisi hala bir muamma.
Genler, laboratuarda yetiştirilen hücrelerde test edildiğinde ince farklılıklar gösterdi. Ancak Dr. Salama, bu farklılıkların ne anlama geldiğini öğrenmek için hala “yapılacak daha çok iş” olduğunu söylüyor.
"Hepsinin Notch sinyalini destekleyebileceğini gördük."
Dr. Sofie R. Salama
