灵长类动物脑中特殊类型细胞基因表达情况的研究

论文摘要

人类与其他灵长类动物最大的区别在于直立行走,退化的体毛,以及聪明的大脑和智慧。而在进化的研究中,对于其相关的机制主要集中在不同物种组织间的基因表达差异。但是大多数的科研主要集中在一个完整组织层面上基因表达的差异,而忽视了特殊细胞的表达差异性研究。因此,通过激光显微切割(laser capture microdissection, LCM)检测恒河猴的大脑与小脑中神经细胞与胶质细胞的表达情况,结果当与非显微切割的组织获得基因表达情况相比,显微切割的结果则可以更深层次的理解组织间的差异性。此外,当确定神经细胞或者胶质细胞是否有特殊表达的基因时,发现在额叶前皮层(prefrontal cortex, PFC)和小脑皮层(cerebellum cortex, CBC)的神经细胞中分别有4倍和2倍于胶质细胞的基因表达量。这表明了,大脑额叶前皮层在参与人类认知能力的进化过程中要比胶质细胞发挥的作用更为显著。这些在人类PFC中神经细胞中存在优先表达的基因,参与人类大脑的重要功能过程如：“突出传递“和“长时程增强“。这些基因被认为在人类大脑的发育过程中,如学习记忆以及行为当中,起到重要作用。此外,一些细胞内的代谢通路似乎在不同的人类谱系当中有所不同,如谷氨酸,氨基丁酸和钙/钙调信号途径。这很有力的说明这些基因在表达中的变化可能参与人类的进化过程,并对于几个人类特有的重要功能及其重要,如记忆,行为,和一些较高的认知功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 灵长类动物进化的研究
• 1.2.1 研究现状
• 1.3 灵长类动物的大脑与小脑
• 1.3.1 大脑的功能与形态
• 1.3.2 小脑的功能与形态
• 1.4 激光显微切割与转录组的研究
• 1.4.1 激光显微切割的出现,原理与应用
• 1.4.2 转录组的研究现状
• 1.5 研究的目的和意义
• 2 Microarray对激光显微切割样品的研究
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验样品
• 2.1.2 实验试剂
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 冰冻切片的制备
• 2.2.2 冰冻切片的染色
• 2.2.3 激光显微切割
• 2.2.4 RNA的提取
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 显微切割的结果
• 2.3.2 显微切割后样本的RNA的RIN值
• 2.3.3 杂交芯片结果
• 2.4 本章小结
• 3 RNA-seq对激光显微切割样品的而研究
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 实验药品
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 RNA-seq的cDNA文库的构建与纯化
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 对原始数据进行比对
• 3.3.2 对原始数据进行主成分分析和层次聚类分析
• 3.3.3 恒河猴大脑与小脑的组织差异性分析
• 3.3.4 PFC和CBC中灰质与白质的差异性分析
• 3.3.5 灵长类动物大脑与小脑中的特殊基因
• 3.4 本章小结
• 4 Microarray和RNA-seq两种方法的比较
• 4.1 Microarray和RNA-seq的数据处理
• 4.2 Microarray和RNA-seq数据的散点图与关联性
• 4.3 Microarray和RNA-seq数据中PFC的灰质与白质的数据对比分析
• 4.4 本章小结
• 5 讨论
• 5.1 PFC与CBC的差异性
• 5.2 PFC与CBC中灰质中富集的基因
• 5.2.1 PFC灰质中富集的基因
• 5.2.2 CBC灰质中富集的基因
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢