| 题名 | 人类高级认知起源的遗传学与表观遗传学机制的初步研究 |
| 作者 | 王金凯 |
| 答辩日期 | 2010 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 宿兵 |
| 关键词 | 智慧起源 小脑症 脑容量 自然选择 精神分裂症 Dna甲基化 |
| 学位专业 | 遗传学 |
| 英文摘要 | 人类显著增大的脑容量以及显著提高的认知能力在人类的起源的过程中发挥了非常关键的作用。人类高级认知能力的也就是智慧的起源毫无疑问是研究人类起源中最重要也是最吸引人的领域，也是长期以来生命科学领域的重大课题之一。 随着遗传学与分子进化的发展，通过将人和非人灵长类DNA序列的比较以及人类群体内的遗传变异的研究，科学家们已经获得了很多重要的线索。小脑症基因可以为我们理解人类大脑容量的遗传学以及进化机制提供非常有用的信息，研究表明与脑容量有关的小脑症基因MCPH1和ASPM在人类群体中仍然受到强烈的正向选择，对人群中脑容量多样性的遗传基础研究将为我们从遗传机制的角度研究智慧起源提供帮助。另外，医学的研究发现某些与认知密切相关的疾病，比如精神分裂症和脑容量也存在一定的联系，精神分裂症患者通常表现出特定脑区的异常以及脑容量的偏小，对精神分裂症等精神疾病的发病机制的研究将有利于我们了解高级认知的遗传基础并从另一个角度来探讨高级认知的进化。虽然从DNA的角度上人们已经取得了很多进展，然而更多的研究表明基因表达调控在进化中发挥了更加重要的作用，表观遗传修饰作为一种重要的基因调控方式，今年来越来越受到人们的关注，然而表观遗传学机制是否在进化以及人类智慧起源中发挥了作用尚不清楚，因此比较人和非人灵长类的表观遗传修饰将会为人类智慧的起源与进化研究提供一个崭新的视角。 为了研究人类智慧的起源，我们从上述三个不同的角度进行探讨，本研究由三部分组成。 在第一部分，我们以小脑症基因为线索展开探索。MCPH1和ASPM是两个已知的小脑症基因，之前的研究提示它们在人类群体中受到近期的正向自然选择。为了验证这两个基因所受的自然选择的动力是否与大脑容量的增大有关，我们在867个不相关个体的中国人群体中对MCPH1和ASPM的8个SNP进行了一个与脑容量多样性的相关性分析，我们发现MCPH1的一个非同义SNP（rs1057090，V761A，在BRCT结构域中）而不是那两个报道的代表性的SNP显著地与中国人群中男性的脑容量相关。单倍型分析验证了 rs1057090和脑容量的相关性。在男性中，带有新起源C等位基因与脑容量正相关的单倍型的纯合个体的脑容量显著大于带有祖先型T等位基因与脑容量负相关的单倍型的纯合个体的脑容量。然而我们并没有检测到这个位点的近期自然选择的信号，提示在人类近期的进化历程中，脑容量可能是中性的或者受到很弱的自然选择。 在第二部分，我们以精神分裂症为线索进行研究。 精神分裂症是一种严重的精神疾病，患者数量占全世界人口总数的1%。大量的研究发现精神分裂症患者存在认知障碍以及大脑结构异常，而且精神分裂症患者的大脑容量比正常人的偏小。尽管遗传学的研究发现了超过一百个基因与精神分裂症相关，但是遗传成分和大脑结构异常之间的关系并没有得到很好的研究。为了研究精神分裂症易感基因是否参与了大脑发育以及与疾病相关的多态性是否与健康人群的大脑容量的多态性有关，我们检测了1013个体的来自10个精神分裂症易感基因的22个SNP的基因型。在我们检测的10个精神分裂症易感基因中，有6个基因在至少一个遗传模型一个性别中与脑容量显著相关。显著的SNP的累计效应能够解释人群中脑容量的2%变异。另外，我们还发现两对SNP（男性中的rs951439和rs35753505以及女性中的rs2020917和rs2270335）表现出性别特异的遗传相互作用。我们的研究表明一部分精神分裂症易感的基因很可能参与了大脑发育从而表现出和健康人群的头颅容积显著的相关性，这也为精神分裂症患者的脑容量的异常提供了一个可能的解释。我们的数据为精神分裂症是一种神经发育异常疾病的假说提供了近一步的证据。 第三部分，我们从DNA甲基化的角度来进行探讨。越来越多的证据表明表观遗传修饰可以跨代遗传，因此，我们提出假说认为它对进化有贡献甚至参与了人类起源和高级认知能力的进化。为了证明这个假说，我们用两步法在全基因组水平对3个人和3个猕猴大脑皮层DNA甲基化模式进行比较。首先我们用染色体免疫共沉淀结合芯片（MeDIP-Chip）的方法获得全基因组水平的DNA甲基化模式。接下来，对芯片提示有差异的150对区域，我们采用高准确度的 Sequenom MassARRAY技术进行再次的筛选。最终我们发现5对区域在人和猕猴大脑皮层中的DNA甲基化水平存在稳定的显著差异。另外我们发现物种间CpG位点的改变会显著影响所在区域的平均DNA甲基化水平并对物种间DNA甲基化水平的差异有贡献。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-09-21 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://159.226.149.42:8088/handle/353002/6807]  |
| 专题 | 昆明动物研究所_比较基因组学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王金凯. 人类高级认知起源的遗传学与表观遗传学机制的初步研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论