生物物理所等揭示人類大腦皮層溝回摺疊新機制

10月12日，中國科學院生物物理研究所王曉群課題組與北京大學湯富酬課題組、首都醫科大學安貞醫院張軍課題組合作，在Cell Stem Cell上在線發表了題為The primate-specific gene TMEM14B marks outer radial glia cells and promotes cortical expansion and folding的研究論文。論文闡述了課題組前期研究發現的腦皮層形成過程中獨特的神經幹細胞亞型oRG細胞參與人類大腦皮層溝回形成的細胞與分子新機制。

哺乳動物的大腦皮層是複雜認知行為的控制中心，人類大腦皮層上複雜的溝回摺疊以及巨大的神經元數量賦予了我們高級的邏輯思維能力和語言能力。大腦新皮層的進化和物種間智力的差異有重要的聯繫，不同物種的大腦皮層在表面積的大小和溝回的複雜度上差異顯著。人類的基因組雖然和黑猩猩有98.5%的相似度，然而人類的腦容量卻是黑猩猩的三倍。大腦皮層神經元數量的增加依賴於神經幹細胞亞型的多少以及生成神經元的效率。非人靈長類動物和人的大腦皮層相比於較低等的動物（如嚙齒類）的區別在於出現了非常大的腦室下區Subventricular Zone (SVZ)，包含內側的、靠近腦室的ISVZ和外側的、靠近軟腦膜的OSVZ。OSVZ區域中存在一類特殊的神經幹細胞亞型——外側輻射狀膠質細胞（oRG細胞）。該類神經幹細胞亞型的出現有進化的基礎，2011年，王曉群在Nature Neuroscience上以封面文章的形式報道了該類神經幹細胞亞型少量存在於嚙齒類動物腦中。

王曉群課題組在此工作基礎上，通過與湯富酬課題組和張軍課題組的合作，利用單細胞深度測序技術篩選出了人腦oRG細胞特異表達的基因TMEM14B。條件性過表達TMEM14B在小鼠的神經系統中促進小鼠大腦皮層多種神幹細胞亞型數量的增多。小鼠出生後表現出大腦皮層表面積變大、皮層增厚的現象，並伴有有溝回的形成。研究發現，TMEM14B作為一個膜蛋白，通過調節結合蛋白IQGAP1的磷酸化水平來促使IQGAP1蛋白入核，從而加速了神經幹細胞的分裂周期。研究不僅揭示了神經幹細胞oRG的特徵分子，也闡明了大腦皮層增大增厚以及摺疊的細胞和分子機制。

研究工作由中科院生物物理研究所、北京大學和首都醫科大學安貞醫院合作完成，並受到了科技部、自然基金委、中科院、上海腦智工程和英國皇家學會等的資助，相關技術已申請發明專利。

中國生物技術網誠邀生物領域科學家在我們的平台上，發表和介紹國內外原創的科研成果。

本公眾號由中國科學院微生物研究所信息中心承辦

微信公眾號：中國生物技術網

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！

本站內容充實豐富，博大精深，小編精選每日熱門資訊，隨時更新，點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧！

請您繼續閱讀更多來自 中國生物技術網 的精彩文章: