人类大脑的大小在进化过程中急剧增加。仅在人类中发现的某种基因会触发大脑干细胞形成更大的干细胞库。结果,会出现更多的神经元,这为更大的大脑铺平了道路。这个大脑大小的基因被称为 ARHGAP11B,到目前为止,它是如何工作的完全未知。德累斯顿马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所的研究人员现在发现了它的作用方式。他们表明,ARHGAP11B 蛋白位于细胞的动力源——线粒体中,并在脑干细胞中诱导一种具有癌细胞特征的代谢途径。
马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所的创始主任 Wieland Huttner 的研究小组多年来一直在研究哺乳动物进化过程中大脑扩张的分子机制。2015 年,该小组报告了一种基因的关键作用,该基因仅存在于人类和我们最近的已灭绝亲戚尼安德特人和丹尼索瓦人中。这个名为 ARHGAP11B 的基因导致所谓的基底脑干细胞数量增加,并最终增加神经元的产生,最终导致大脑更大、更折叠。迄今为止,该基因如何在基底脑干细胞中发挥作用尚不清楚。
Wieland Huttner 研究小组的博士后科学家 Takashi Namba 想与来自马克斯普朗克研究所、德累斯顿卡尔古斯塔夫卡鲁斯大学医院和塞梅维斯大学医学生物化学系的同事一起找到这个问题的答案, 布达佩斯。他发现 ARHGAP11B 蛋白位于线粒体中,线粒体是产生大部分细胞化学能来源的细胞器因此通常被称为细胞的发电站。Takashi Namba 解释了结果:“我们发现 ARHGAP11B 与线粒体膜中调节膜孔的蛋白质相互作用。由于这种相互作用,膜中的孔正在关闭,防止钙从线粒体泄漏。结果导致更高的钙浓度导致线粒体通过称为谷氨酰胺分解的代谢途径产生化学能。通过这种方式,ARHGAP11B 可以触发基底脑干细胞形成更大的干细胞库。
监督这项研究的 Wieland Huttner 强调了这些发现的观点:“谷氨酰胺分解的增加是高度增殖细胞的标志,尤其是肿瘤细胞。因此,ARHGAP11B 可能通过诱发癌症促进了人类大脑的进化扩张。 -在大脑发育过程中的有限时期内,基底脑干细胞中的类似代谢。”