本期分享的文献刊登于Open Biology上的一项大脑和睾丸相似性的研究，来自葡萄牙阿威罗大学和波尔图大学以及英国伯明翰大学的一组研究人员发现，对于人类来说，大脑和睾丸中的共同蛋白质数量最多。
尽管人类大脑和睾丸之间存在明显不同的功能以及明显的结构和形态差异，但在过去的40年中，越来越多的研究发现这些组织分享着共同的多种特征。早年间，就有对基因表达的分析证实了这种相似性，有证据表明（下图一、二），在人体所有器官中，人脑和睾丸共享的基因数量最多。而2008年的一项研究（图三），更是发现智力与精液质量的 3 个关键指标：精子浓度、精子数量和精子活力之间存在显着的正相关。
研究团队为此提出了几个有趣的问题：(i) 为什么人脑和睾丸有相似的基因表达谱？(ii) 这些组织是否具有相似的细胞组织和细胞类型之间的合作？(iii) 它们的功能是否相关？(iv) 人脑和睾丸之间的相似性有什么含义？
研究团队围绕这些问题，回顾了人类大脑和睾丸之间，以及人类神经元和精子在细胞和分子水平上的相似之处。还比较并批判性地讨论了两种人体组织（大脑和睾丸）和两种类型的细胞（神经元和精子）的蛋白质组学特征。
大脑和睾丸似乎具有相似的蛋白质组在这次的研究中，研究团队使用人类蛋白质图谱 （HPA），将大脑和睾丸蛋白质组与代表人体所有组织（心脏、骨骼肌、肾上腺、甲状旁腺、甲状腺、肺、胃肠道、唾液腺、食道、胃、十二指肠、小肠、结肠、骨髓、淋巴结、脾、阑尾、胰腺、肾脏、肝脏、胆囊、附睾、精囊、前列腺、乳房、子宫颈、子宫内膜、卵巢、胎盘、脂肪组织和皮肤）的 31 种其他组织的蛋白质组进行了比较。
P.S. 人类蛋白质图谱（Human Protein Atlas，HPA）计划于2003年启动，是由瑞典研究人员发起的大规模蛋白质研究项目，主要目的是绘制人体组织和细胞中表达基因编码的蛋白位置。相关网址：https://www.proteinatlas.org/
研究团队表示，与上文提到的基因表达分析一致，在大脑和睾丸之间观察到的相同蛋白质数量最多，表明人脑和睾丸是人体最相似的组织。在构成人脑蛋白质组的14315种蛋白质和构成睾丸蛋白质组的15687种蛋白质中，13442种是两种组织共享的。
维恩图展示了人脑和睾丸蛋白质组之间的重叠
该团队接下来专注于共享蛋白质，发现它们中的大多数都参与了组织发育和细胞通讯。为此，研究人员解释说，当你考虑到这两种组织在许多方面出乎意料地相似时，这些共享的蛋白质是有意义的。例如，来自两个器官的蛋白质都需要消耗大量能量：一个用于处理日常思考问题，另一个用于每天产生数百万个精子。
他们还指出，人类神经元和精子似乎在胞吐过程中也有相似之处。
胞吐作用（Exocytosis）是指细胞内的大分子物质通过小泡与细胞质膜融合的过程，在融合蛋白的帮助下被释放到细胞外基质。
神经元通过胞吐作用促进神经突生长并从突触小泡释放神经递质，这对于神经元之间的交流至关重要；而突触小泡可比作精子的顶体，其本质上含有多种水解酶，这些酶通过一种特殊形式的胞吐作用（顶体反应）从精子中释放出来，只有完成顶体反应的精子才能与卵母细胞融合，实现受精。不过研究人员也强调，尽管神经元和精子中的胞吐过程相似，但在精子中，这一事件仅发生一次，与神经元的连续胞吐作用相反。
共享蛋白质如此多的原因推测
简单来说，研究人员猜测，两个如此不同的器官最终共享这么多共同点，是因为它们都受到物种形成过程的类似于趋同进化的影响。事实上，睾丸早已被认为是新基因出现的热点，是物种进化的原材料。
趋同是指两种或两种以上亲缘关系甚远的生物，由于栖居于同一类型的环境之中，从而演化成具有相似的形态特征或构造的现象。趋同进化，即源自不同祖先的生物，由于相似的生活方式，整体或部分形态结构向着同一方向改变。
例如，与大多数其他动物不同， 考拉的指纹与我们的指纹惊人地相似，这就是趋同进化的一个很好的例子，或者不同物种彼此独立地发展出相似的特征。
上层图片：成年雄性考拉（左）和成年男性（右）的标准墨水指纹；
下层图片：同一考拉（左）和同一个人（右）指尖的表皮的扫描电子显微镜图像
研究的意义以往的研究也显示出，共享的蛋白质可能与大脑和睾丸功能的同时受损有关。而识别这些蛋白质，以及分析它们在大脑和/或睾丸功能中的作用，可以帮助更好地了解这些疾病的病理生理学，以及开发治疗大脑或睾丸疾病的新治疗策略。
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