количество статей
5608
Загрузка...

Идентифицирован еще один ген раннего развития коры мозга

| 24.07.2022

Китайские ученые выявили еще один ген, играющий важнейшую роль в ранних этапах формирования коры больших полушарий у приматов. Этим геном оказался ген BRN2 (POU3F2), продукт которого – транскрипционный фактор, специфичный для клеток нервной ткани. Без этого гена эмбриональное развитие макак-крабоедов обрывается еще на ранних стадиях. Двойной нокаут BRN2 подавляет развитие клеток радиальной глии, вызывает преждевременную дифференцировку нервных клеток и полностью сбивает развитие коры головного мозга. Подробности опубликованы в журнале Science Advances.

gen-kory.png

Пример развития эмбриона с нормально работающим геном BRN2 (верхняя строка) и его нокаутом (нижняя строка). В первом случае идут нормальные рост и организация зародыша, во втором – дефектные. Credit: Zhu X, et al. / Science Advances 2022

Сравнительный анализ геномов приматов и остальных млекопитающих позволил выявить ряд генов, уникальных для приматов и необходимых для формирования коры больших полушарий. Эти гены кодируют белки с разными функциями, а также специфические длинные некодирующие РНК. Благодаря новым работам, этот список генов, необходимых для развития коры головного мозга приматов, постоянно пополняется. Мы уже писали о молекулярных основах развития префронтальной коры, также выходила работа о то, что естественная гибель нейронов в эмбриогенезе влияет на развитие мозга. Исследователи даже задавалась вопросом о том, зачем мыслительному органу быть похожим на грецкий орех и как он таким становится.

Авторы новой работы показали, что ген BRN2, также известный как POU3F2, критически необходим для формирования коры головного мозга у приматов, а его двойной нокаут, то есть полное выключение обеих копий, приводит к гибели эмбрионов на ранних этапах развития. Этот ген кодирует транскрипционный фактор, специфический для клеток нервной ткани. Любопытно, что этот ген есть не только у приматов: он присутствует у многих млекопитающих, в том числе и грызунов, но только у приматов играет такую важную роль в развитии коры больших полушарий.

В качестве объекта для изучения авторы исследования выбрали макак-крабоедов (Macaca fascicularis). Ученые показали, что BRN2 активно экспрессируется в клетках радиальной глии, залегающих в области желудочков, причем у приматов в ходе эмбрионального развития этот ген активируется существенно раньше, чем у грызунов. Если быть совсем точными, активность этого гена в эмбрионах макак впервые детектируется на 36 эмбриональный день. Кроме того, у мышей BRN2 активируется в другой зоне мозга – в ганглионарном возвышении.

Самый простой способ понять, для чего нужен какой-то ген – это его «сломать» и посмотреть, что получится. Авторы работы пошли по этой стратегии и получили эмбрионы макак с нокаутом BRN2 с помощью технологии CRISPR-Cas9. Зародыши с двойным нокаутом BRN2, как оказалось, погибают еще на ранних стадиях развития.

Чтобы понять, что же именно шло не так в эмбрионах с двойным нокаутом BRN2, авторы исследования произвели гистологический анализ нокаутных эмбрионов на разных стадиях развития до их гибели. Оказалось, что при отсутствии BRN2 развитие больших полушарий претерпевает грубые нарушения. Пролиферация клеток радиальной глии замедляется, а вот нейрогенез в коре больших полушарий, наоборот, идет на опережение по сравнению с нормой.

На молекулярном уровне белковый продукт BRN2, будучи транкрипционным фактором, регулирует экспрессию трех генов, задействованных в развитии нервной системы приматов: SOX2, STAT3 и HOPX.

Текст: Елизавета Минина / neuronovosti.ru
Brn2 as a key gene drives the early primate telencephalon development by Zhu X, Guo Y, Chu C, et al. Sci Adv. 2022;8(9):eabl7263.
DOI: 10.1126/sciadv.abl7263

Фото: freepik.com

  • КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ген раннего развития коры мозга