摘要 在哺乳动物进化的过程中,大脑尺寸和皮质折叠反复增加和减少。识别与这些性状共同进化的遗传元素,其序列或功能特性可为进化和发育机制提供独特信息。TRNP1 是这种比较方法的一个很好的候选者,因为它控制着小鼠和雪貂神经祖细胞的增殖。在这里,我们研究了 TRNP1 的调控序列和编码序列对 30 多种哺乳动物大脑尺寸和皮质折叠的贡献。我们发现 TRNP1 蛋白质进化的速度 ( ω ) 与大脑尺寸显著相关,与皮质折叠的相关性略低,与身体尺寸的相关性小得多。这种大脑相关性比 95% 以上的随机对照蛋白更强。这种共同进化可能影响 TRNP1 活性,因为我们发现来自大脑较大和皮质折叠较多物种的 TRNP1 会诱导神经干细胞的更高增殖率。此外,我们在大规模并行报告基因测定中比较了 TRNP1 的假定顺式调控元件 (CRE) 的活性,并确定了一种可能与旧世界猴和猿类的皮质折叠共同进化的 CRE。我们的分析表明,增加 TRNP1 活性的编码和调控变化被积极地选择为脑容量和皮质折叠增加的原因或结果。它们还提供了一个示例,说明系统发育方法如何为生物机制提供信息,尤其是当与多个物种的分子表型相结合时。
引言真核核被核包膜(NE)包围,并以染色体形式包含大部分细胞的遗传物质(Clark等,2019; Webster等,2009)。它代表了几个膜 - 分隔的细胞器中最突出的,每个细胞器都有其自身和动态的组成(Cohen等,2018; Cole,2016; Schrader等,2015)。大分子的核质运输是在cy- toplasm和核之间发生的连续高度调节过程(Alberts等,2002; Christie等,2016; MacAra,2001; MacAra,2001; Silver,1991; Silver,1991; Wente and watee and Rout,2010; Yoneda; Yoneda》,1997年)。每种大分子的正确核细胞质定位是维持细胞稳态的关键(Bauer等,2015; Park等,2011)。分子进出核的转运是由嵌入在NE中的核孔复合物(NPC)所介绍的。单个NPC由约30种不同蛋白质的多个拷贝组成,称为核苷(Nups; Dultz等,2022; Stewart,2022; Tingey et al。,2022; Wing et al。,2022),并且不仅对核细胞的运输量不仅对核细胞的依恋; Al。,2022)。蛋白质的异常核细胞质定位已与许多人类疾病的发病机理有关,例如癌症,代谢,心血管和神经模型 - 生成性疾病(Chung等,2018; Holmes et al。有几种机制可能导致蛋白质错误定位,例如贩运机制的改变,蛋白质靶向信号的改变以及蛋白质的变化更具体地说,癌蛋白,抑制剂和其他与癌症相关的蛋白质的错误定位会干扰正常的细胞稳态,并导致肿瘤发育和转移(Wang and Li,2014)。
1东北渔业科学中心,国家海洋渔业服务,NOAA,伍兹霍尔,马萨诸塞州02543,美国2海洋哺乳动物实验室,阿拉斯加渔业科学中心,国家海洋渔业服务,NOAA,西雅图,西雅图,华盛顿州98115; kim.goetz@noaa.gov 3 British Antarctic Survey, High Cross, Madingley Road, Cambridge CB3 0ET, UK 4 Microsoft AI for Good Research Lab, 1 Microsoft Way, Redmond, WA 98052, USA 5 Naval Research Laboratory, Naval Center for Space Technology (NCST), Washington, DC 20375, USA 6 School of Engineering, University of Edinburgh, Sanderson Building, Robert史蒂文森路(Stevenson Road),国王大楼,爱丁堡EH9 3FB,英国7地球与环境学院,坎特伯雷大学,坎特伯雷大学,克赖斯特彻奇8140,新西兰8140,明尼苏达州明尼苏达州的地球与环境科学系8140美国国家海洋渔业服务公司NOAA,AK NOAA,AK 99513,美国 *通信:Christin.khan@noaa.gov;电话。: +1-617-256-4452
要从机制上理解细胞和生物体生理学的分子途径,通常需要通过实验系统的扰动来推断因果关系。这可以通过基因操作或药物治疗来实现。一般来说,前一种方法适用于更广泛的目标,更精确,并且可以解决更细微的功能方面。尽管有这些明显的优势,但在哺乳动物系统中进行基因操作(即敲低、敲除、突变和标记)可能具有挑战性,因为存在传递问题、同源重组率低和表观遗传沉默。CRISPR-Cas9 的出现,加上可以在体外有效产生各种不同细胞类型的强大分化方案的开发,加速了我们在更生理的环境中探索基因功能的能力。通常,这条探索道路上的主要障碍是实现所需的基因修饰。在这篇简短的评论中,我们将重点介绍哺乳动物细胞中的基因扰动,以及多能干细胞的编辑和分化如何补充更传统的方法。此外,我们还介绍了新的靶向蛋白质降解方法,作为基于 DNA/RNA 的操作的替代方案。我们的目标是概述研究哺乳动物细胞生物学的最新方法和体外系统。由于篇幅有限,我们仅限于为没有经验的读者提供有关如何使用这些工具的概念框架,对于更深入的信息,我们将在整篇文章中提供具体的参考资料。
• 船舶周围禁区。运营商必须为地球物理调查建立一个“声学禁区”,以便在操作声源之前,该区域在一定时间内没有任何海洋哺乳动物和海龟。 • 由经过培训的第三方独立受保护物种观察员进行视觉监控。受保护物种观察员是经过培训的专业人员,他们会寻找海洋哺乳动物,以最大限度地降低船舶撞击的可能性,并在一定距离内检测到海洋哺乳动物时关闭任何声源。 • 受保护物种观察员在地球物理调查期间进行独立报告。任何与受保护物种的互动都会立即报告给 NOAA 渔业和 BOEM。
。cc-by-nc-nd 4.0国际许可证。是根据作者/资助者提供的预印本(未经Peer Review的认证)提供的,他已授予Biorxiv的许可证,以在2023年1月27日发布的此版本中显示此版本的版权持有人。 https://doi.org/10.1101/2023.01.27.525830 doi:Biorxiv Preprint
巨型噬菌体(例如铜绿假单胞菌)具有抗菌剂的潜力,也是揭示基本噬菌体生物学的模型。目前,由于蛋白质的“噬菌体核”结构,这两种追求都受到缺乏基因工程工具的限制,该结构可保护DNA靶向DNA靶向CRISPR-CAS工具。为了提供用于DNA巨型噬菌体的逆转苯二酚工具,我们将同源重组与靶向RNA的CRISPR-CAS13A酶相结合,并使用了抗Crispr基因(ACRVIA1)作为可选标记。我们表明,此过程可以插入外源基因,删除基因并为μkz基因组添加荧光标签。内源性GP93的荧光标记表明,它是用噬菌体DNA弹出的,而小管蛋白样蛋白phuz的缺失令人惊讶地对噬菌体爆发尺寸产生了适中的影响。还实现了抗DNA靶向CRISPR-CAS系统的另外两个噬菌体的编辑。靶向RNA CAS13A具有成为一种通用遗传编辑工具的巨大前景,可以实现对未知功能的噬菌体基因的系统研究。
哺乳动物的性染色体是高度保守的,性别由 Y 染色体上的 SRY 决定。两种特殊的啮齿动物群(其中一些物种缺少 Y 染色体和 Sry)为我们了解新的性基因如何产生并取代 Sry ,从而导致性染色体周转提供了见解。然而,30 多年的深入研究未能揭示这两个谱系中新的性基因的身份。我们在此报告在奄美刺鼠 Tokudaia osim- ensis 中发现了雄性特异性的 Sox9 增强子重复,这种大鼠的雄性和雌性都只有一条 X 染色体(XO/XO),而 Y 染色体和 Sry 完全丢失。我们进行了全面的调查以检测刺鼠中性别特异性的基因组区域。性别相关的基因组差异仅限于雄性特异性的 17 kb 单位重复,该重复位于常染色体上 Sox9 上游 430 kb 处。使用雄性刺鼠细胞进行的 Hi-C 分析表明,重复区域具有与 Sox9 的潜在染色质相互作用。重复单元含有一个与小鼠增强子 14 (Enh14) 同源的 1,262 bp 元件,Enh14 是一种候选 Sox9 增强子,在小鼠中功能冗余。转基因报告小鼠表明,刺鼠 Enh14 可作为小鼠胚胎睾丸增强子发挥作用。用重复的刺鼠 Enh14 替换 Enh14 的 XX 小鼠的胚胎生殖腺显示 Sox9 表达增加,Foxl2 表达减少。我们提出,这种 Sox9 增强子的雄性特异性重复取代了 Sry 功能,从而定义了刺鼠中的一种新型 Y 染色体。
摘要 哺乳动物的分类通常由形态特征和遗传学来定义。物种在神经回路方面有何差异以及物种间神经回路组织的差异是否符合这些分类法尚不清楚。比较神经结构的主要障碍是网络重建技术的差异,从而产生了无法直接相互比较的物种特异性连接组。在这里,我们使用一种通用的重建协议全面绘制了哺乳动物系统发育谱中的连接组组织。我们分析了哺乳动物 MRI(MaMI)数据集,该数据库包含使用统一的 MRI 协议收集的 12 个分类目和 5 个超目的 124 个物种的高分辨率离体结构和扩散 MRI 扫描。我们使用两种方法评估物种间连接组的相似性:拉普拉斯特征谱的相似性和多尺度拓扑特征的相似性。我们发现同一分类顺序内的物种之间存在更大的种间相似性,这表明连接组组织反映了由形态学和遗传学定义的既定分类关系。虽然所有连接组都保留了标志性的全局特征和连接类别的相对比例,但物种间变异是由局部区域连接配置文件驱动的。通过将连接组编码到一个共同的参考框架中,这些发现为研究神经回路在系统发育过程中如何变化奠定了基础,建立了从基因到回路再到行为的联系。