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乐山大学王鑫团队发现人科动物特异性基因USP6在人类智力进化中的职能


丽江乐投letou生物报路:人类与其他动物相比的沉要区别在于人类占有高档认知能力,,,,,这种能力集中体此刻进建影象和说话表白方面。。。。 。。。而高档认知能力的物质基础是人类在进化过程中形成的高度复杂的大脑,,,,,人类大脑的特点重要体此刻相对脑容量增长、神经元数量增长以及神经元之间丰硕的衔接。。。。 。。。

基因的进化对大脑进化起着沉要作用,,,,,人类在进化过程中所产生的ARHGAP11B、TBC1D3、TMEM14B、NOTCH2NL和SRGAP2C等新基因[1-6]参加人类大脑皮层的发育,,,,,通常以为这些基因与人类脑进化亲昵有关。。。。 。。。但是遗传成分若何影响人类突触职能和智力进化目前仍不明显。。。。 。。。因而,,,,,对进化过程中所产生的新基因或者新的职能性突变进行索求有助于理解人类脑进化的机造。。。。 。。。
2019年12月16日,,,,,乐山大学神经科学钻研所王鑫教授团队在PLOS Biology杂志上颁发题为The deubiquitinase USP6 affects memory and synaptic plasticity through modulating NMDA receptor stability的钻研,,,,,发现人科动物特异性基因USP6作为一个新的NMDA受体调控因子,,,,,可通过去泛素化蹊径调节NMDA型谷氨酸受体的降解和不变性,,,,,进而调控突触可塑性和进建影象能力。。。。 。。。


USP6基因约莫于1200万年前因基因组沉排产生,,,,,仅存在于红毛猩猩、大猩猩、黑猩猩、倭黑猩猩和人类基因组中(图一)[7]。。。。 。。。USP6基因编码的蛋白为去泛素化蛋白酶家族成员,,,,,其蕴含两个结构域,,,,,别离与USP32和TBC1D3两个基因高度同源,,,,,是由这两个基因经染色体沉排拼接形成的。。。。 。。。已有临床病例报路,,,,,因染色体沉组谬误导致USP6基因片段缺失的患者阐发出智力和说话阻碍[7, 8]。。。。 。。。

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图一USP6基因进化示意图。。。。 。。。USP6及其同源基因TBC1D3形成于约1.2-1.6千万年前,,,,,是一种人科动物特有的基因。。。。 。。。USP6基理由TBC1D3的5’端序列和USP32的3’端序列拼合而成。。。。 。。。

首先,,,,,该钻研团队在人脑组织中对USP6的表白进行了检测,,,,,发显熹在成年人脑中的表白量高于胎脑。。。。 。。。接着,,,,,钻研人员构建了神经元特异性表白USP6的转基因幼鼠模型,,,,,并发现转基因幼鼠阐发出加强的进建影象能力,,,,,深刻钻研批注USP6可通过调节NMDA受体的职能从而提高幼鼠海马突触可塑性。。。。 。。。钻研人员继而对USP6转基因幼鼠大脑皮层进行泛素化蛋白组学分析,,,,,发现了USP6能够调控多个突触蛋白的泛素化水平,,,,,其中蕴含NMDA受体。。。。 。。。进一步钻研证实USP6是一个新的NMDA受体的去泛素化酶,,,,,其特异性加强NMDA受体的表白和职能,,,,,而对AMPA受体表白和职能则没有显著影响。。。。 。。。钻研人员进一步发现,,,,,在人胚胎干细胞诱导的神经元中敲低USP6会影响NMDA受体表白并引起突触职能危险。。。。 。。。综上,,,,,USP6可通从前泛素化蹊径维持NMDA受体的不变性,,,,,从而加强突触可塑性和认知职能(图二)。。。。 。。。作为一幼我科动物特异基因,,,,,USP6可能在人类智力进化过程中阐扬着关键作用。。。。 。。。

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图二USP6职能示意图。。。。 。。。USP6是一个去泛素化蛋白酶,,,,,在突触后膜通过调控NMDA受体泛素化维持受体的不变性,,,,,从而加强突触可塑性。。。。 。。。

乐山大学博士生曾凡伟、马学海与硕士生朱琳为共同第一作者,,,,,王鑫教授为通讯作者。。。。 。。。该钻研得到了国度天然科学基金面上项目和优良青年基金项主张支持。。。。 。。。

参考文件:
1. Florio, M., et al., Human-specific gene ARHGAP11B promotes basal progenitor amplification and neocortex expansion. Science, 2015. 347(6229): p. 1465-70.
2. Ju, X.C., et al., The hominoid-specific gene TBC1D3 promotes generation of basal neural progenitors and induces cortical folding in mice. Elife, 2016. 5.
3. Liu, J., et al., The Primate-Specific Gene TMEM14B Marks Outer Radial Glia Cells and Promotes Cortical Expansion and Folding. Cell Stem Cell, 2017. 21(5): p. 635-649 e8.
4. Fiddes, I.T., et al., Human-Specific NOTCH2NL Genes Affect Notch Signaling and Cortical Neurogenesis. Cell, 2018. 173(6): p. 1356-1369 e22.
5. Suzuki, I.K., et al., Human-Specific NOTCH2NL Genes Expand Cortical Neurogenesis through Delta/Notch Regulation. Cell, 2018. 173(6): p. 1370-1384 e16.
6. Charrier, C., et al., Inhibition of SRGAP2 function by its human-specific paralogs induces neoteny during spine maturation. Cell, 2012. 149(4): p. 923-35.
7. Paulding, C.A., M. Ruvolo, and D.A. Haber, The Tre2 (USP6) oncogene is a hominoid-specific gene. Proc Natl Acad Sci U S A, 2003. 100(5): p. 2507-11.
8. Ou, Z., et al., Evidence for involvement of TRE-2 (USP6) oncogene, low-copy repeat and acrocentric heterochromatin in two families with chromosomal translocations. Hum Genet, 2006. 120(2): p. 227-37.

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