私たちの大きな脳の背後にあるユニークな遺伝子を探る
人間にのみ見られ、300万年から400万年前に私たちの祖先に生じた遺伝子のグループは、私たちのより大きな脳の進化を推進した可能性があります。
この啓示とそれに至るまでの研究は、現在ジャーナルで報告されている2つの研究の主題です。 細胞.
1つの研究はカリフォルニア大学（UC）のサンタクルスが主導し、もう1つの研究はベルギーのブリュッセル自由大学が主導しました。
調査結果は、私たちのより大きな脳の進化を推進し、問題を考えて解決する能力を私たちに与えた変化についての私たちの知識のギャップを埋めます。
NOTCH2NLという名前の遺伝子は、ミバエで最初に同定されたNotchと呼ばれる非常に古い家族に属しています。彼らはハエに切り欠きのある翼を持たせた遺伝的欠陥に関連していたので、彼らの名前が付けられました。
NOTCH2NLがニューロン数を増加させる方法
ノッチ遺伝子は「数億年前」にさかのぼり、「胚発生において重要な役割を果たします」と、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の生体分子工学の教授であり、最初の研究論文の共同主執筆者であるデビッド・ハウスラーは述べています。
「見つけることは、人間が脳の発達に関与するこの家族の新しいメンバーを持っていることを見つけることは非常にエキサイティングです。」と彼は続けます。
研究者らは、人間だけのNOTCH2NL遺伝子が、推論や言語などの高度な認知能力の座である人間の皮質の発達に重要な役割を果たしているように見えることを発見しました。
遺伝子は皮質の神経幹細胞で強く発現し、特定の細胞タイプへの成熟を遅らせます。
この遅延により、幹細胞のより大きなプールが蓄積され、その結果、脳の発達の過程でより多くのニューロンが生成されます。
遺伝子は開発中のシグナル伝達を促進します
NOTCH2NL遺伝子は、自閉症、小頭症、巨頭症、統合失調症などのいくつかの神経発達障害に関連しているヒトゲノムの領域（「1番染色体の長腕」）に位置しています。
いくつかの障害は、DNAの大部分の重複に関連しており、いくつかは欠失に関連しています。それらは「1q21.1欠失/重複症候群」という総称で知られています。
Notch遺伝子ファミリーによってコードされるタンパク質は、細胞内および細胞間のシグナル伝達に関係しています。
これらの信号の多くは、体の多くの部分で幹細胞の運命を指示します。たとえば、脳細胞と心臓細胞のどちらに分化するかなどです。
研究者らは、NOTCH2NL遺伝子がNotchシグナル伝達を「増強」するタンパク質をコードしていることを発見しました。
「ノッチシグナル伝達」と、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の生体分子工学の研究科学者である共同主任研究著者のソフィーR.サラマ博士は、「神経系の発達において重要であることがすでに知られていました」と説明します。
「NOTCH2NLはNotchシグナル伝達を増幅するようであり、これは神経幹細胞の増殖の増加と神経成熟の遅延につながります」と彼女は付け加えます。
「DNAコピーエラー」
しかし、サラマ博士は、遺伝子は人間の皮質の発達を制御するはるかに大きなプロセスの一部にすぎないと指摘しています。それらは「真空中で作用」しません。
彼らは「人類の進化における挑発的な時期」に登場しました。彼女と彼女の同僚はまた、遺伝子が発達障害に関連していることも興味深いと感じました。
NOTCH2NL遺伝子を生じさせた私たちの祖先で発生した「DNAコピーエラー」は、1q21.1欠失/複製症候群の神経障害を引き起こしたものと同様のタイプであるように思われます。
通常、エラーは、「ほぼ同一」のDNAの長い配列を持つ染色体上の場所で発生します。
「ほぼ同一のDNAのこれらの長いセグメントは、複製機構を混乱させ、ゲノムの不安定性を引き起こす可能性があります」とHaussler教授は説明します。
逆説的ですが、私たちに大きな脳を与えた1番染色体領域の遺伝子重複プロセスも、1q21.1欠失/重複症候群に対して脆弱になる原因である可能性があります。
研究者たちは、シーケンシングツールを使用して、今日の人間に8つのバージョンのNOTCH2NLを発見しましたが、さらに発見されるべきものがあると考えています。
各NOTCH2NLバージョンは、そのDNAの配列がわずかに異なりますが、どのような効果があるのかはまだ謎です。
実験室で育てられた細胞でテストされたとき、遺伝子は微妙な違いを示しました。しかし、これらの違いが何を意味するのかを知るための「やるべきことはまだたくさんあります」とサラマ博士は言います。
「それらすべてがNotchシグナル伝達を促進できることがわかりました。」
ソフィー・R・サラマ博士
