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科学家发现了一大堆基因 这些基因可以成为人类进化的关键

发布时间:2019-06-03 15:50:52 来源:

多伦多唐纳利中心的研究人员发现,以前被认为在不同生物体中具有相似作用的数十种基因实际上是人类独有的,可以帮助解释我们的物种是如何存在的。

这些基因编码一类称为转录因子或TF的蛋白质,它们控制基因活性。TF识别称为motifs的DNA代码的特定片段,并将它们用作着陆点以结合DNA并打开或关闭基因。

以前的研究表明,不同生物体看起来相似的TF也会结合相似的图案,即使在果蝇和人类等多种物种中也是如此。但是,Donnelly细胞和生物分子研究中心的Timothy Hughes教授实验室的一项新研究表明,情况并非总是这样。

研究人员在“自然遗传学”杂志上撰文,描述了一种新的计算方法,使他们能够更准确地预测每种TF在许多不同物种中结合的基序序列。研究结果表明,TF的一些子类在功能上比以前认为的要多得多。

“即使在密切相关的物种之间也存在可能与新序列结合的TF不可忽略的部分,”休斯实验室的前研究生Sam Lambert说,他完成了该论文的大部分工作,后来搬到了大学。剑桥大学博士后。

“这意味着它们可能通过调节不同基因而具有新功能,这可能对物种差异很重要,”他说。

即使在黑猩猩和人类之间,其基因组99%相同,也有数十种TF识别两种物种之间的不同基序,其方式会影响数百种不同基因的表达。

“我们认为这些分子差异可能会导致黑猩猩与人类之间的一些差异,”兰伯特说道,他因在U of T医学院获得杰出博士研究而获得詹妮弗多林顿研究生奖。

为了重新分析基序序列,Lambert开发了新的软件,该软件寻找TFs的DNA结合区域之间的结构相似性,这些区域与它们结合相同或不同DNA基序的能力有关。如果来自不同物种的两个TF具有相似的氨基酸组成,蛋白质的构建块,它们可能结合相似的基序。但与将这些区域作为一个整体进行比较的旧方法不同,兰伯特自动为那些直接接触DNA的氨基酸(整个区域的一小部分)赋予更大的价值。在这种情况下,两个TF可能看起来总体上相似,但如果它们在这些关键氨基酸的位置上不同,则它们更可能结合不同的基序。当Lambert比较不同物种的所有TF并与所有可用的基序序列数据匹配时,

这一发现与先前的研究相矛盾,该研究表明,几乎所有人类和果蝇TF都结合相同的基序序列,并且要求科学家们谨慎,希望通过仅研究简单生物体中的对应物来获得关于人类TF的见解。

“有这种想法已经坚持下去,即TFs在人类和果蝇之间结合几乎相同的图案,”Hughes说,他也是加拿大分子遗传学系和加拿大高等研究院院士的教授。 。“虽然有许多例子证明这些蛋白质在功能上是保守的,但这绝不是已被接受的程度。”

至于具有独特人类作用的TF,它们属于迅速发展的所谓C2H2锌指TF类,以含锌离子的指状突起命名,它们与DNA结合。

它们的作用仍然是一个悬而未决的问题,但众所周知,具有更多不同TF的生物也具有更多细胞类型,这些细胞类型可以以新颖的方式组合在一起以构建更复杂的体。

休斯很高兴看到一些诱人的可能性,这些锌指TF可能是人类生理和解剖学的独特特征 - 我们的免疫系统和大脑,它们是动物中最复杂的。另一个问题涉及性别二态性:指导配偶选择的无数可见且通常不太明显的性别差异 - 对生殖成功有直接影响的决定,并且长期对生理学也有深远的影响。男性的孔雀尾巴或面部毛发是这种特征的经典例子。

“人类遗传学中几乎没有人研究性别二态性的分子基础,但这些都是人类彼此看到的特征,我们都很着迷,”休斯说。“如果我能弄清楚如何做到这一点,我很想在职业生涯的后半段工作!”

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