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人类大脑的进化,和新皮层的扩张、大脑皮层中沟回的出现密切相关,大脑皮层的这些特征赋予了人类独一无二的认知能力,让人类在整个物种进化过程中脱颖而出。神经前体细胞群体丰富的密度和复杂的种类在皮层扩张的过程中发挥了重要作用,比如在外侧脑室下区(OSVZ)大量存在的背侧放射状胶质细胞(oRG/bRG),然而目前对它们的细胞特征以及具体的发育贡献的研究还不是很清楚。 我们通过流式细胞分选技术从人类胚胎皮层中纯化出了不同类型的神经前体细胞,并且利用深度单细胞转录组测序的方法找出了灵长类特异表达的基因TMEM14B,这个基因作为oRG细胞的标记物而特异的存在于人脑的oRG细胞中。我们通过子宫内胚胎电转的方法在胚胎期E13.5小鼠的大脑皮层中过表达人源的TMEM14B,会引起小鼠皮层中多种神经前体数量的增多,尤其是出现了大量的oRG细胞。有趣的是,TMEM14B转基因小鼠在出生后的小鼠皮层中会引起皮层增厚和沟回形成。出生后的小鼠皮层的表型与胚胎期脑室下区(SVZ)扩张的表型一致,尤其是oRG细胞的出现以及多种类型的神经前体细胞的增殖,进而促进了所有层的神经元数的产生,最终形成的皮层是正常的六层结构。 通过免疫沉淀和磷酸化检测,我们发现TMEM14B通过编码一个膜蛋白,可以加速募集磷酸激酶来促进下游蛋白IQGAP1的磷酸化。核膜分离实验和荧光强度的统计显示IQGAP1被TMEM14B磷酸化之后会促使IQGAP1由细胞质向细胞核的定位,入核后的IQGAP1通过调控DNA复制相关基因的表达来加速细胞周期由G1期向S期的过渡。细胞周期的加速促使了神经前体细胞的大量增殖,从而使神经元的生成数量显著增加。 因此,本研究找出了人类oRG细胞特异表达的基因TMEM14B,并揭示了灵长类特异表达的基因TMEM14B对进化中大脑皮层扩张和沟回形成的重要贡献,并且这些结果也表明一个单独的基因可以启动神经发育的改变从而作用于大脑的进化。TMEM14B转基因小鼠为皮层发育的研究提供了有利的工具。