Forscher identifizieren genetische Variante, die die Entwicklung der menschlichen Schädelbasis mitgeprägt hat

Der Mensch, Homo sapiens, weist im Vergleich zu anderen eng verwandten Hominin-Arten und Primaten einzigartige Merkmale auf, darunter die Form der Schädelbasis. Die diesen Merkmalen zugrunde liegenden evolutionären Veränderungen trugen maßgeblich zur Entwicklung unserer Gehirngröße bei.

Nun, kürzlich in einer Studie veröffentlicht In Das American Journal of Human Geneticshat ein Team der Tokyo Medical and Dental University (TMDU), der Universität Helsinki und der Universität Barcelona eine genomische Variante analysiert, die für diese einzigartige Morphologie der menschlichen Schädelbasis verantwortlich ist.

Die meisten genomischen Veränderungen, die während der menschlichen Evolution auftraten, erfolgten nicht direkt an den Genen selbst, sondern in Regionen, die für die Kontrolle und Regulierung der Genexpression verantwortlich sind. Varianten in denselben Regionen sind häufig an genetischen Erkrankungen beteiligt, die während der gesamten Entwicklung zu einer abweichenden Genexpression führen. Die Identifizierung und Charakterisierung solcher genomischer Veränderungen ist daher von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der menschlichen Entwicklung und Krankheit.

Die Entwicklung der Basisregion, der Basis des Schädels, wo sie mit den Halsknochen verbunden ist, war entscheidend für die Entwicklung des Homo sapiens, da wir eine stark gebogene Schädelbasis entwickelten, die eine Vergrößerung unseres Gehirns ermöglichte. Daher dürften Varianten, die die Entwicklung dieser Region beeinflussen, für unsere Evolution von großer Bedeutung gewesen sein.

Zunächst suchte das Team nach Varianten in nur einem einzigen Buchstaben des DNA-Codes, sogenannten Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs), die beim Homo sapiens im Vergleich zu anderen ausgestorbenen Homininen eine unterschiedliche Regulation von Genen in der Basicranial-Region verursachten. Einer dieser SNPs stach heraus, der sich in einem Gen namens TBX1 befindet.

Anschließend zeigten sie mithilfe von Zelllinien, dass sich der SNP mit der Bezeichnung „rs41298798“ in einer Region befindet, die die Expressionsniveaus des TBX1-Gens reguliert, und dass die „Vorläuferform“ des SNP, die in ausgestorbenen Homininen vorkommt, mit niedrigeren Expressionsniveaus assoziiert ist TBX1-Expression, während die im Homo sapiens vorkommende Form uns höhere TBX1-Spiegel liefert.

„Wir verwendeten dann ein Mausmodell mit geringerer TBX1-Expression“, erklärt Hauptautorin Noriko Funato, „was zu deutlichen Veränderungen der Morphologie an der Schädelbasis und einer vorzeitigen Verhärtung eines Knorpelgelenks, an dem die Knochen miteinander verschmelzen, führte, was das Wachstum einschränkte.“ Fähigkeit des Schädels.“ Die Veränderungen bei den Tbx1-Knockout-Mäusen erinnerten an die bekannte grundlegende Tiermorphologie der Neandertaler.

Diese morphologischen Veränderungen spiegeln sich auch in genetischen Erkrankungen des Menschen wider, die mit einer niedrigeren TBX1-Gendosis verbunden sind, wie etwa dem DiGeorge-Syndrom und dem Velokardiofazialen Syndrom, was die Bedeutung dieser genetischen Variante für die Entwicklung unserer einzigartigen Schädelbasismorphologie weiter unterstreicht.

Die Identifizierung dieser genomischen Variante wirft Licht auf die menschliche Evolution und liefert Einblicke in häufige genetische Erkrankungen, die mit einer geringeren Expression des TBX1-Gens verbunden sind, und ebnet so den Weg für ein besseres Verständnis und Management dieser Erkrankungen.