Les gènes NOTCH2NL spécifiques de l'homme affectent la signalisation Notch et la neurogenèse corticale

Aperçu: G.M.

Les changements génétiques provoquant l'expansion de la taille du cerveau dans l'évolution humaine sont restés insaisissables. La signalisation Notch est essentielle pour la prolifération des cellules souches de la glie radiale et est un déterminant du nombre de neurones dans le cortex mammalien. L'équipe a trouvé que trois paralogues de NOTCH2NL spécifiques à l'homme sont fortement exprimés dans la glie radiale. L'analyse fonctionnelle révèle que différents allèles de NOTCH2NL ont des puissances variables pour améliorer la signalisation de Notch en interagissant directement avec les récepteurs NOTCH. En accord avec un rôle dans la signalisation Notch, l'expression ectopique (N. de trad. : Qui n'est pas à sa place habituelle.) NOTCH2NL retarde la différenciation des progéniteurs neuronaux, tandis que la délétion accélère la différenciation en neurones corticaux. En outre, les gènes NOTCH2NL fournissent les points de rupture dans le syndrome de délétion / duplication distale 1q21.1, où les duplications sont associées à la macrocéphalie et à l'autisme et aux délétions avec microcéphalie et schizophrénie.  

Ainsi, l'émergence de gènes NOTCH2NL spécifiques de l'homme peut avoir contribué à l'évolution rapide du néocortex humain plus large, accompagnée d'une perte de stabilité génomique au locus 1q21.1 et de troubles neurodéveloppementaux récurrents résultants.

Cell. 2018 May 31;173(6):1356-1369.e22. doi: 10.1016/j.cell.2018.03.051. Epub 2018 May 31.

Human-Specific NOTCH2NL Genes Affect Notch Signaling and Cortical Neurogenesis

Fiddes IT¹, Lodewijk GA², Mooring M¹, Bosworth CM¹, Ewing AD¹, Mantalas GL³, Novak AM¹, van den Bout A², Bishara A⁴, Rosenkrantz JL⁵, Lorig-Roach R¹, Field AR³, Haeussler M¹, Russo L², Bhaduri A⁶, Nowakowski TJ⁶, Pollen AA⁶, Dougherty ML⁷, Nuttle X⁸, Addor MC⁹, Zwolinski S¹⁰, Katzman S¹, Kriegstein A⁶, Eichler EE¹¹, Salama SR⁵, Jacobs FMJ¹², Haussler D¹³.

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Abstract

Genetic changes causing brain size expansion in human evolution have remained elusive. Notch signaling is essential for radial glia stem cell proliferation and is a determinant of neuronal number in the mammalian cortex. We find that three paralogs of human-specific NOTCH2NL are highly expressed in radial glia. Functional analysis reveals that different alleles of NOTCH2NL have varying potencies to enhance Notch signaling by interacting directly with NOTCH receptors. Consistent with a role in Notch signaling, NOTCH2NL ectopic expression delays differentiation of neuronal progenitors, while deletion accelerates differentiation into cortical neurons. Furthermore, NOTCH2NL genes provide the breakpoints in 1q21.1 distal deletion/duplication syndrome, where duplications are associated with macrocephaly and autism and deletions with microcephaly and schizophrenia. Thus, the emergence of human-specific NOTCH2NL genes may have contributed to the rapid evolution of the larger human neocortex, accompanied by loss of genomic stability at the 1q21.1 locus and resulting recurrent neurodevelopmental disorders.s

PMID:29856954

DOI:10.1016/j.cell.2018.03.051