中国科研人员揭示人类大脑进化的基因组调控机制

  中国科学院昆明动物研究所28日发布消息称，该所与北京大学、中国科学院数学与系统科学研究院合作，首次产生非人灵长类动物的高精度三维基因组学图谱资源，并通过跨物种多组学分析，发现人类特异的染色质结构和脑发育调控元件，为阐明人类大脑发育的进化机制提供新思路和证据。

  相关研究成果于日前在线发表在国际顶尖期刊《细胞》上。

  “人类所有器官包括大脑的形成均通过发育过程实现。其中，人类独特的脑发育模式源于在进化过程中基因组不断积累的功能性突变。”中科院昆明动物研究所研究员宿兵介绍，猕猴与人类具有较近的亲缘关系，是人类大脑起源、发育机制和脑疾病研究的理想动物模型。

  科研团队通过学科交叉合作，开展跨物种脑发育3D基因组的研究。他们先是利用全基因组染色质空间构象捕获技术，构建中国猕猴胎脑神经发育高峰期的高分辨3D基因组图谱。这是目前包括人类在内的灵长类大脑分辨率最高的3D基因组图谱，分辨率达到1.5kb，可以高精度地解析脑发育中基因组的空间组织方式。

  同时，科研人员还解析猕猴胎脑的转录组图谱、染色质开放区图谱以及染色质锚定蛋白CTCF的分布图谱，首次构建出猕猴胎脑发育的染色质精细空间构象，鉴定包括染色质区室、染色质拓扑结构域和染色质环等不同尺度的染色质构象，以及基因组在大脑发育中发挥重要作用的调控元件。

  通过与已发表的公共数据整合，科研人员进行人类、猕猴和小鼠的跨物种3D基因组比较，发现众多人类特异染色质结构，总数达1765个。这些人类特异染色质结构的调控模式，揭示大脑发育在人类祖先中进化出更为精细的转录调控网络。

  此外，研究团队还发现，基因组中很多人类特异突变，可能导致在人类大脑发育中产生新的转录因子结合位点，并形成人类特异的染色质高级结构。（记者 胡远航）