脑表观基因组在发育年代继续发生变化

Brett Smith for redOrbit.com - 您的宇宙在线虽然已经对整个基因组进行了测序并且已经识别了许多基因的代码,但是存在大量未知的机制,这些机制与代码相互作用而不改变DNA的“字母”

DNA的这些化学变化被称为表观基因组,科学杂志上的一项新研究揭示了大脑发育过程中显着的表观基因组活动

DNA包括四种化学碱基:腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)

称为DNA甲基化的表观基因组过程通常发生在胞嘧啶碱基位于DNA链中的鸟嘌呤碱基旁边,称为CpG位点

以前的研究表明,在人类胚胎干细胞和某些类型的干细胞中,当G不遵循C时也会发生DNA甲基化,这种现象称为“非CG甲基化”

当干细胞后来分化时,这种类型的甲基化被认为消失了

进入特定的体细胞

然而,这项新研究表明,干细胞分化后很长时间内,大脑神经元中出现非CG甲基化,通常是在大脑发育的童年和青春期

科学家通过对小鼠和人类大脑组织的基因组进行测序,包括在不同生命阶段采集的神经元和神经胶质细胞,达到了他们的发现

“这表明大脑神经回路成熟的时期伴随着大规模重组神经表观基因组的并行过程,”共同作者,Salk研究所基因组分析实验室教授兼主任Joseph R. Ecker说

“人类的大脑被称为我们在宇宙中所知道的最复杂的系统,”共同作者Ryan Lister说道,他曾在Salk的Ecker实验室工作,现在是西澳大利亚大学的组长

“所以也许我们不应该对这种复杂性延伸到大脑表观基因组的水平感到惊讶

“在大脑发育的关键阶段出现的DNA甲基化的这些独特特征表明存在先前未被认识的调节过程,这些过程可能与正常的大脑功能和脑部疾病密切相关

”研究人员表示,脑内网络的构建需要很长时间

成熟过程中,脑细胞需要调整它们表达遗传密码的方式

研究报告的共同作者,Salk计算神经生物学实验室负责人Terrence J. Sejnowski说:“DNA甲基化可以发挥这一作用

” “我们发现甲基化的模式在大脑发育期间是动态的,特别是在儿童早期和青春期的非CG甲基化,这改变了我们对正常脑功能和功能障碍的思考方式

”该团队指出他们的研究可能形成关键探索甲基化模式如何与精神疾病或其他疾病相关联的基础

最近的一些研究表明DNA甲基化在精神分裂症,抑郁症,自杀和双相情感障碍中发挥作用

“我们的工作将让我们开始提出更详细的问题,关于表观基因组的变化如何通过生命塑造脑细胞的复杂身份,”来自Salk的计算神经生物学实验室的共同作者Eran Mukamel说

研究人员表示,他们未来的工作将集中于确定DNA甲基化过程中的微小变化是否与神经发育障碍有关

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