Science:发现决定不同物种脑的大小和复杂程度因子

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近日，来自加拿大多伦多大学的研究人员在著名国际学术期刊science上发表了一项最新研究进展，他们发现一个名叫PTBP1的蛋白上发生一些微小变化能够促进神经元的发育，这可能是导致哺乳动物的脑比其他种类脊椎动物的脑更大也更加复杂的重要原因。

脑的大小和复杂程度在不同脊椎动物种类之间变化很大，但造成这种差别存在的原因一直不清楚。举例而言，人类和青蛙在三亿五千万年前就已经在进化上分离，脑的功能也出现很大差别，但科学家证明，人类和青蛙用于构建身体不同器官的基因相似度非常高。那么在基因数目类似，基因开启和关闭的机制都很类似的情况下是如何导致不同物种的器官大小和复杂程度存在如此大的差异呢？

根据这项最新研究的结果，导致这种差异出现的关键在于可变剪切过程。在之前的研究中已经发现PTBP1在哺乳动物中存在一种更短的形式，主要就是由于可变剪切过程中删减掉一个小的产物片段所导致。PTBP1本身的功能是控制许多基因产物的可变剪切过程阻止神经细胞的发育。研究人员发现在哺乳动物细胞中，较短的PTBP1能够解开一系列可变剪切事件，改变细胞内蛋白质平衡状态，促进神经元发育。

除此之外，研究人员还在鸡的细胞内表达类似哺乳动物的短的PTBP1，也可以触发类似哺乳动物细胞的可变剪切事件。

研究人员指出，这项研究表明由于存在两种不同长度的PTBP1，使得神经元细胞在胚胎中的发育时间不同，通过这种方式导致了不同物种脑的大小和复杂程度存在很大差异。

随着研究的深入，越来越多的生命奥秘将得到揭示，这都会为我们深入了解人何以为"人"提供重要信息。

来源：生物谷

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An alternative splicing event amplifies evolutionary differences between vertebrates

Serge Gueroussov1,2, Thomas Gonatopoulos-Pournatzis1, Manuel Irimia1,3, Bushra Raj1,2, Zhen-Yuan Lin4, Anne-Claude Gingras2,4, Benjamin J. Blencowe

Alternative splicing (AS) generates extensive transcriptomic and proteomic complexity. However, the functions of species- and lineage-specific splice variants are largely unknown. Here we show that mammalian-specific skipping of polypyrimidine tract-binding protein 1 (PTBP1) exon 9 alters the splicing regulatory activities of PTBP1 and affects the inclusion levels of numerous exons. During neurogenesis, skipping of exon 9 reduces PTBP1 repressive activity so as to facilitate activation of a brain-specific AS program. Engineered skipping of the orthologous exon in chicken cells induces a large number of mammalian-like AS changes in PTBP1 target exons. These results thus reveal that a single exon-skipping event in an RNA binding regulator directs numerous AS changes between species. Our results further suggest that these changes contributed to evolutionary differences in the formation of vertebrate nervous systems.

http://www.sciencemag.org/content/349/6250/868