Выявлены специфичные для человека эпигенетические особенности мозжечка

Раньше исследования специфичной для человека генной экспрессии и эпигенетической регуляции проводили в основном на коре мозга. Однако все больше внимания привлекает мозжечок. У человека и человекообразных обезьян он намного больше, чем у других приматов. Мозжечок участвует в регуляции моторики и в когнитивных процессах, включая речь. Ученые из США исследовали метилирование в мозжечке и дорсолатеральной префронтальной коре человека, шимпанзе (Pan troglodytes) и макаки-резуса (Macaca mulatta) и определили специфичные для человека дифференциально метилированные участки (DMR) генома.

Исследовали образцы семи человек, восьми шимпанзе и семи макак без нейропатологий, метилирование определяли с помощью микрочипа. Дифференциально метилированные участки для человека и шимпанзе идентифицировали в дорсолатеральной префронтальной коре и в мозжечке. Таких участков в мозжечке было больше (у человека 28 участков в коре и 64 в мозжечке, у шимпанзе — 5 и 40, соответственно). Многие специфичные для человека дифференциально метилированные участки перекрывали гены, связанные с развитием нервной системы и его нарушениями.

Около 7% дифференциально метилированных участков человека были общими для мозжечка и коры. Около 27% были общими для коры и крови, а приблизительно 7% — для мозжечка и крови. Пять участков были общими для всех тканей.

В дорсолатеральной префронтальной коре девять специфичных для человека и два специфичных для шимпанзе дифференциально метилированных участка перекрывали регуляторные элементы (regDMR). В мозжечке таких участков было 28 и 23, соответственно.

На основании ранее полученных данных РНК-секвенирования ученые определили гены со специфичной для человека экспрессией: 281 в коре и 487 в мозжечке. Для шимпанзе определили 231 ген в коре и 339 в мозжечке. Ни один из идентифицированных в коре regDMR человека или шимпанзе не был ассоциирован с дифференциально экспрессируемыми генами. С другой стороны, в мозжечке у человека дифференциально экспрессируемых генов, связанных с regDMR, было пять: CHAD, STK33, CCDC8, CPNE6 и SDR42E1. Гены CHAD, STK33, CPNE6 были гипометилированы и экспрессировались сильнее, SDR42E1 был гиперметилирован и экспрессировался слабее. Неожиданно, CCDC8 был гиперметилирован, но экспрессировался сильнее. У шимпанзе таких генов было два: SYTL1 и NODAL. SYTL1 был гипометилирован и экспрессировался сильнее, NODAL был гиперметилирован и экспрессировался слабее. С другой стороны, у макак NODAL не экспрессировался, хотя метилирован был слабее, чем у шимпанзе.

Функция многих из этих генов неясна, однако CPNE6 связан с синаптической пластичностью и обучением. Девятнадцать дифференцированно экспрессируемых генов человека были аннотированы в Gene Ontology как относящиеся к передаче возбуждения в химическом синапсе.