重複DNA在大腦進化與疾病中的作用

[jlee42]

近几年来，人类DNA中大量重复序列被视为"垃圾DNA"而被认为没有实际功能。瑞典隆德大学在《Cell Genomics》发表的新研究显示，这些基因组重复序列不仅在早期大脑发育中发挥积极作用，还可能为理解脑部疾病提供关键线索。
DNA携带生物体生成所需的全部指令，但约有1.5%的蛋白质编码基因决定眼色、身高等特征。过去被称为「垃圾DNA」的剩余98.5%基因组，现已通过调控基因开关影响生长和进化得到验证。
隆德大学研究团队通过诱导多能干细胞和脑类器官模型，重点研究LINE-1（L1）转座子家族。这种被称为「跳跃基因」的序列可自主在基因组中移动，传统上被视为基因组「寄生虫」。
跳跃基因影响大脑发育
"我们实验室的核心问题是：人类大脑如何进化出独特的功能？"研究通讯作者、实验医学科学系约翰·雅各森教授指出，"这些编码非序列说明塑造了人类大脑，其异常可能与脑部疾病相关。"
研究人员利用CRISPR基因编辑技术关闭LINE-1序列后发现：

• 基因活性显现作用
• 脑类器官生长异常

"过去认为这些序列处于沉默状态，实际上它们在人类干细胞中高度活跃，"雅各森教授强调，"支撑它们会产生实质影响。"
从进化角度看，该发现解释了人类大脑如何区别于其他灵长类动物
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同时揭示这些序列可能是细胞调节机制的一部分，与神经发育障碍和神经精神疾病密切相关。
编码非基因组与脑部疾病研究
该团队正通过ASAP合作研究网路，利用患者细胞和移植脑组织样本，继续研究转座子在帕金森病等疾病中的作用。研究显示此次的基因多与脑部疾病相关，为未来治疗开辟新方向。
"这些序列不仅是进化遗迹，加强大脑调控活性基因的重要元件，"雅各森总结道，"下一步将分析神经发育障碍儿童和帕金森病患者的样本，揭示组'暗基因物质'在疾病中的作用机制。"
研究支持
本研究由迈克尔·J·福克斯基金会和ASAP计划联合资助，并获得瑞典研究理事会、瑞典脑基金会等慈善资金支持。