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大脑差异或由PTBP1蛋白质决定

一种名为PTBP1蛋白质中的一个分子事件,能刺激生成大脑神经元,这可能是帮助哺乳动物的大脑演化成脊椎动物中最大最复杂大脑的关键所在。

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大脑的大小和复杂程度在脊椎动物之间差距很大,比如人类和青蛙都分别经历了漫长的进化历程,却拥有非常不同的大脑。不同脊椎动物物种之间基因数量相似,为何器官大小和复杂程度相差巨大?


加拿大多伦多大学本杰明·博兰考和班伯利·察尔领导的团队最近研究发现,在一种被称为选择性剪接(AS)的关键过程中,基因片段能组成不同形状的蛋白质。就像乐高积木那样,有些片段可能从最终的蛋白形状中丢失。


通常来说,AS允许细胞从一种基因形成多于一种的蛋白质,因此整体蛋白质的数量超过基因数量。细胞的能力之一是调节蛋白的多样性,所以尽管控制脊椎动物身体的基因很相似,但形成的蛋白质形态却可能相去甚远。这种AS过程在大脑中体现得尤为普遍。博兰考实验室的研究生瑟志·果洛索夫说:“我们想看看AS是否能导致不同脊椎动物物种大脑形态之间的差异。”


此前,果洛索夫的研究发现,PTBP1在哺乳动物中的形式与在脊椎动物中出现的常规形式不同,被称为PTBP1“第二形式”的蛋白质更短,一个小片段在AS过程中被省略掉了。


“第二形式”能否提供大脑进化的线索?此次研究证明,在哺乳动物细胞中,PTBP1的“第二形式”释放了一连串的AS事件,使细胞生长为神经元。


博兰考说:“这项研究的一个有趣的暗示是,PTBP1两种形式之间的特殊开关有可能影响到胚胎时期神经元形成的方式,由此产生了不同的复杂形态和大脑尺寸。”他指出,随着科学家继续筛选在细胞内发生的分子事件,寻找人类身体和意识何以如此的线索会越来越多。

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