失调与神经发育和神经退行性疾病均相关,并且这些疾病中的许多特征是认知功能受损。HDAC4在脊椎动物和无脊椎动物中的细胞核和细胞质之间穿梭,核和/或细胞质HDAC4的量的改变与这些疾病有关。在果蝇中,HDAC4在记忆的调节中也起着至关重要的作用,但是,其作用的机制尚不清楚。核和细胞质限制的HDAC4突变体,以研究HDAC4亚细胞分布,转录变化和神经元功能障碍之间的机械联系。在蘑菇体形态发生,眼睛发育和长期记忆中的定义与核HDAC4的丰度增加相关,但与最小的转录变化有关。尽管HDAC4在神经元核内将MEF2隔离为点状灶,但在HDAC4的过表达时未观察到MEF2活性的改变,而MEF2的敲低对长期记忆没有影响,这表明HDAC4可能不会通过MEF2作用。为此,HDAC4中MEF2结合位点的突变也对核HDAC4诱导的长期记忆或眼睛发育中的损伤没有影响。相反,MEF2结合位点的突变以及通过MEF2 RNAi的共表达来改善蘑菇体形态发生的缺陷,因此核HDAC4通过MEF2起作用以破坏蘑菇体的发育。这些数据提供了有关HDAC4亚细胞分布失调的机制,会损害神经功能,并为进一步研究提供了新的途径。
导致疾病易感性增加的衰老分子特征仍不清楚。本文我们展示了与年龄和衰老相关的人脑转录组学谱,该谱来自对 2202 个大脑样本(皮层、海马和小脑)的四组独立全基因组表达数据的系统整合分析,这些样本来自不同年龄段的个体(从 5-10 岁的婴儿到高达 100 岁的老年人),按几十年的年龄阶段分类。该研究提供了在皮层中检测到的 1148 个基因、在海马中检测到的 874 个基因和在小脑中检测到的 657 个基因的特征,根据稳健的伽马秩相关分析,这些基因随着年龄的增长表现出显著的差异表达变化。这些特征表明,皮层和海马之间有 258 个基因明显重叠,三个大脑区域之间有 63 个共同基因。功能富集分析和细胞类型分析着眼于皮质,提供了关于衰老特征的生物学见解。应激反应和免疫反应是上调功能。突触、神经传递和钙信号是下调功能。基于单细胞数据的细胞分析表明,生命早期阶段的神经元活动增加,而老年阶段的神经元活动减少。调控分析确定了与皮质和海马共有的 258 个基因特征相关的转录因子 (TF);揭示了 MEF2(A,D)、PDX1、FOSL (1,2) 和 RFX(5,1) 作为特征候选调节因子的作用。最后,使用深度学习神经网络算法基于衰老特征构建生物年龄预测器。本文是 Federico Manuel Giorgi 博士和 Shaun Mahony 博士编辑的题为“转录谱和调控基因网络”的特刊的一部分。
