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Nature子刊:四十年前舊假說獲得新證

日期:2013-06-21 09:15:47

大約四到六百萬年前,人類與黑猩猩從進化樹上分支開來。科學家們認為,基因調控序列的突變,在這一進化過程中起主要作用。現在,康奈爾大學的一項新研究,為這一理論提供了進一步的證據,文章發表在Nature Genetics雜志上。

 

人類和黑猩猩的蛋白差異很小,相似度超過99%。大約四十年前,科學家們在此基礎上提出了一個假說,認為基因調控在人類進化中起著關鍵性的作用。而這項新研究,為這一假說提供了重要證據。

 

“這是迄今為止,針對人類調控序列演化的,最直接的綜合性分析,”文章的資深作者,康奈爾大學副教授Adam Siepel說。

 

人類基因組中的蛋白編碼基因只有不到2%,這些蛋白組成生物學通路,影響著生物的外形、行為和健康情況。不過,人們對其余98%的基因組還了解得比較少。1960年人們發現,一些非編碼的DNA序列,控制著基因的開關,以及基因的表達量,這些序列是基因附近的轉錄因子結合位點。

 

研究顯示,轉錄因子結合位點中的弱有害突變(weakly deleterious mutation),幾乎是蛋白編碼基因處的三倍。這些突變會使個體更易于患病,但通常并不嚴重。弱有害突變在群體中并不多見,而且會隨著時間推移被逐漸淘汰。許多遺傳性的人類疾病,都與弱有害突變有關。

 

突變有時也會給基因賦予更有利的特性,使其在群體中越來越多見,這樣的過程被稱為正向選擇。研究人員分析了血細胞、腦功能和免疫相關基因的調控序列,發現“轉錄因子結合位點顯示出相當大量的正向選擇,”文章的第一作者Leonardo Arbiza說。

 

“總的來說,轉錄因子結合位點的進化靈活性要大于蛋白編碼基因,”Siepel說。“這為我們理解人類進化和疾病提供了重要啟示。”

 

研究人員采用被稱為INSIGHT的新計算方法,結合大量數據進行分析,并通過比較人類和猩猩的基因組序列,在基因調控片段中找到了自然選擇的證據。

 

“可以說,轉錄因子結合位點是我們最為了解的調控元件,”Arbiza說。“如果要研究基因表達調控的演化,它是一個很好的起始點。”研究人員還指出,INSIGHT可以用來對其他調控序列進行分析,例如micro-RNA和其他涉及基因調控的非編碼分子。

 


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