揭示轉(zhuǎn)座子調(diào)節(jié)人類大腦神經(jīng)元分化和神經(jīng)傳遞活性的分子機(jī)理

人類基因中包含超過450萬個(gè)稱之為轉(zhuǎn)座子的DNA元件，這種類似于病毒的元件會在基因組中跳躍并幫助調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，轉(zhuǎn)座子能通過與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合做到這一點(diǎn)，而轉(zhuǎn)錄因子是一種能調(diào)節(jié)DNA轉(zhuǎn)錄為RNA的特殊蛋白，其會在廣泛的生物學(xué)事件中影響基因的表達(dá)。近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Science Advances上的研究報(bào)告中，來自洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)座子（transposable elements）或在影響人類大腦發(fā)育中扮演著非常關(guān)鍵的角色。

研究者發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)座子能通過與來自特定蛋白家族中的兩種特殊蛋白“合作”從而調(diào)節(jié)大腦的發(fā)育，這種特定的蛋白家族名為Krüppel相關(guān)的盒狀鋅指蛋白（KZFPs，Krüppel associated box-containing zinc finger proteins）；早在2019年，研究人員就在新生兒出生的頭幾天里發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子的調(diào)節(jié)活性，然而他們推測，這些調(diào)節(jié)性序列隨后會被重新點(diǎn)燃來調(diào)節(jié)成體器官的發(fā)育和功能表現(xiàn)。

研究者識別出了兩種KZFPs或許僅對靈長類動(dòng)物特殊，而且其還能在人類發(fā)育中的大腦和成體大腦的特定區(qū)域中進(jìn)行表達(dá)，深入研究后，研究者發(fā)現(xiàn)，這些蛋白質(zhì)或能控制轉(zhuǎn)座子的活性，至少是在神經(jīng)元和實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的大腦類器官中是這樣，因此，這兩種KZFPs會影響神經(jīng)元的分化和神經(jīng)傳遞特性，并能保護(hù)這些細(xì)胞免受炎癥反應(yīng)的影響，而如果其目標(biāo)轉(zhuǎn)座子被保留下來進(jìn)行表達(dá)的話或許就會引發(fā)炎癥反應(yīng)。

最后研究者Didier Trono說道，本文研究結(jié)果揭示了最近在進(jìn)化過程中才出現(xiàn)的兩種蛋白質(zhì)如何通過促進(jìn)轉(zhuǎn)座子的選擇來塑造人類大腦，而這些病毒樣的“實(shí)體”或許從一開始就在重塑我們祖先機(jī)體的基因組了。