利用大規(guī)模轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)解析非人靈長類大腦衰老潛在機制
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隨著老齡化社會的發(fā)展，大腦衰老成為大家日益關(guān)系的話題。大腦衰老會帶來記憶力減退，認(rèn)知能力下降，并且與很多神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)。大腦衰老是一個復(fù)雜的過程，它依賴于多個腦區(qū)的精確調(diào)控，而以往的研究通常集中于少數(shù)腦區(qū)。我們?nèi)狈σ粋€涵蓋多個腦區(qū)的轉(zhuǎn)錄圖譜來解析大腦衰老背后的分子機制。
近期，來自中國科學(xué)院昆明動物所的研究人員利用來自4個青年獼猴，3個老年獼猴44個腦區(qū)的547個轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)研究探索了非人靈長類動物大腦老化的潛在分子遺傳機制。該成果發(fā)表在開放獲取期刊Genome Biology上。
研究人員基于4個青年獼猴，3個老年獼猴44個腦區(qū)的547個大規(guī)模轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長，皮質(zhì)內(nèi)腦區(qū)之間的表達(dá)連接性以及皮質(zhì)內(nèi)左右腦半球之間的表達(dá)連接性都發(fā)生了明顯的下降。在各個腦區(qū)中，基因表達(dá)和選擇性剪接通過不同的機制來調(diào)控大腦衰老，而不同腦區(qū)之間老化的分子機制大同小異。
通過對老年獼猴的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析，研究人員發(fā)現(xiàn)了9個在老年猴中表現(xiàn)出連接性增強的模塊，并解析出一個網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵驅(qū)動基因PGLS，在老年猴中表達(dá)上調(diào)，可能對大腦衰老有重要作用。通過在小鼠體內(nèi)過表達(dá)PGLS, 發(fā)現(xiàn)PGLS過表達(dá)導(dǎo)致小鼠出現(xiàn)衰老的表型，例如認(rèn)知能力下降，運動能力下降和厭食等等。進一步的生物學(xué)實驗也證明PGLS過表達(dá)導(dǎo)致突觸的丟失和細(xì)胞的凋亡。因此，研究人員推斷PGLS很可能是大腦衰老的一個新的標(biāo)記基因。
該項研究是依托昆明動物研究所承擔(dān)建設(shè)的“模式動物表型與遺傳研究國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施（靈長類）”開展的一項研究工作。該基礎(chǔ)設(shè)施將對靈長類動物表型與遺傳型進行系統(tǒng)研究，連續(xù)、快速、精準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化和自動化地獲取信息與分析，客觀描述、深入解析生命現(xiàn)象變化中的表型與內(nèi)在的遺傳關(guān)系，對生命科學(xué)與醫(yī)藥健康領(lǐng)域研究具有重要意義。
昆明動物研究所吳東東課題組的李明莉和胡新天課題組的吳詩昊為本文的共同第一作者，吳東東研究員和胡新天研究員為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金及中科院先導(dǎo)項目的資助。
論文鏈接：Genome Biology
注：本文轉(zhuǎn)載自Nature自然科研。
