《Nature | 哺乳动物小脑的细胞发育和进化》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2023-12-04
  • 2023年11月29日,海德堡大学等机构的研究人员在Nature发表题为Cellular development and evolution of the mammalian cerebellum的文章。

    新皮层的扩张是哺乳动物进化的标志,伴随着小脑神经元数量的增加。然而,关于哺乳动物小脑发育的细胞程序的进化知之甚少。

    该研究生成了约40 00个细胞的单核RNA测序数据,以追踪人类,小鼠和有袋负鼠从早期神经发生到成年的小脑发育。研究人员建立了发育中的哺乳动物小脑中细胞多样性的共识分类,并通过人类胎儿小脑中的空间映射对其进行了验证。该研究的跨物种分析揭示了除Purkinje细胞外,细胞类型生成的发育动力学在很大程度上是保守的,在那里观察到人类谱系中早期出生的亚型的扩增。

    全局转录组谱,保守的细胞状态标记和跨神经元分化的基因表达轨迹表明,小脑细胞类型定义程序已被整体保存至少约1.6亿年。然而,研究人员还鉴定了许多直系同源基因,这些基因在其中一个物种的小脑神经细胞类型中获得或失去表达,或者在神经元分化过程中进化新的表达轨迹,表明在细胞类型水平上广泛的基因再利用。总之,该研究揭示了控制小脑细胞发育的共享和谱系特异性基因表达程序,并扩展了对哺乳动物大脑进化的理解。

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    • 2023年12月20日,慕尼黑表观遗传学和干细胞研究所等机构的研究人员在Nature发表题为Emergence of replication timing during early mammalian development的文章。 DNA复制使生命王国之间的基因遗传成为可能。复制的发生有一个确定的时间顺序,即复制时间(RT)程序,导致基因组组织成早期或晚期复制区域。RT是细胞类型特异性的,与基因组的三维核组织紧密相连,被认为是一种表观遗传指纹。尽管RT在维持表观基因组方面具有重要意义,但其在哺乳动物体内的发育调控尚未被探索。 该研究使用单细胞复制序列,生成了小鼠胚胎从受精卵到囊胚期的全基因组RT图谱。该研究的数据显示,RT最初不明确,但从细胞期4开始逐渐明确,与A和B区室的强化相一致。研究人员发现转录有助于RT程序的准确性,并且A和B区室之间RT的差异取决于合子基因组激活时的RNA聚合酶II。该研究的数据表明,核组织的建立先于定义的RT特征的获得,并启动基因组划分为早期和晚期复制结构域。该研究揭示了哺乳动物发育初期表观基因组的建立,揭示了基因组组织的组织原则。
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    • 本文内容转载自“Bioon细胞”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/mnf_L4QnjiMyBwYbwEKVPA 2023年11月3日,德国海德堡大学分子生物学中心和英国弗朗西斯-克里克研究所的研究人员在Science 上发表了题为Sex-biased gene expression across mammalian organ development and evolution的文章。该研究首次破解了控制特定哺乳动物---人类、小鼠、大鼠、兔子和负鼠---主要器官的性别特异性发育的程序。通过比较这些程序,他们还追溯到了性别特异性器官特征的进化过程。 在测序数据的基础上,通过应用生物信息学分析方法,研究人员发现了一种令人惊讶的适用于他们研究的所有哺乳动物的模式:Kaessman教授说,“几乎所有的基因表达差异都是在青春期才突然出现的。这意味着,负责器官性别特异性发育的基因程序几乎都是在器官发育的后期由雌性或雄性激素触发的。” 为了了解这些基因调控程序的进化过程,研究人员详细比较了针对这些哺乳动物的研究结果。Cardoso-Moreira博士解释说,“在我们研究的大多数哺乳动物物种中,肝脏和肾脏在基因表达上表现出许多性别差异,这反过来又导致了这些器官功能上的明显性别差异。”他们进一步了解到,这些性别差异发生在哺乳动物的相同器官和这些器官的相同细胞类型中;但它们大多是通过不同基因的活性而发生的。 Rodríguez-Montes认为研究结果说明了性别特异性特征的快速进化,这很可能是由于物种形成过程中遇到了不同的挑战。他解释说,“X和Y性染色体上的少数基因是一个例外,这些基因可能是所有哺乳动物性别特异性特征产生的基本遗传触发因子。”