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遗传学说啦: 哺乳动物更加像他们的父亲

跳舞的古海妖  发布于:2015/3/3  阅读量:1101  来源:Science Daily

你有可能长得像你母亲或行为像你的母亲,但是一项新的研究发现,哺乳动物从遗传学上更像他们的父亲。具体地说,研究表明尽管我们从我们的父母那里遗传了相同数量的基因突变-这些突变使我们成为现在的自己而不是其他人,但实际上我们更多的“使用”从父亲那里遗传的DNA


这一发表在自然遗传学杂志上的研究,对人类疾病的研究具有广泛影响,特别是作为哺乳动物研究的模型。例如,在以小鼠为模型的疾病相关基因表达的研究中,研究人员通常不考虑特定的基因表达源自父亲还是母亲。但是,卡莱罗纳大学(UNC)的研究表明,继承的基因突变在哺乳动物中有不同的表型,这取决于遗传变异是遗传自父亲还是母亲。


“这项杰出的新发现,打开了人类遗传学探索的一个新领域”,遗传学教授,这篇文章的资深作者Fernando Pardo-Manuel de Villena博士说,“我们已经知道有95个基因受这一亲源效应支配,它们被称为印记基因。依据遗传变异来自父亲还是母亲,它们可能在疾病中起作用。现在我们发现,除了它们,还有成千上万的其它基因具有奇异的亲源效应。”


这些从父母传下来的基因突变表现在很多涉及到多个基因的常见且复杂的疾病上,例如II型糖尿病,心脏病,精神分裂症,肥胖和癌症。以遗传多样的小鼠为研究模型,同时考虑亲源效应,将使科学家们更精确的了解疾病的根本原因,为治疗或其它干预措施提供深刻见解。


本研究的重点是Collaborative Cross CC),这是世界上最具遗传多样性的小鼠群,它们从UNC出生,安置和分配。传统实验室的小鼠遗传多样性有限,所以它们在人类疾病家族遗传重要方面的研究中作用有限。CC小鼠系将各种野生小鼠共同繁殖从而在小鼠的基因组中建立广泛多样性。Pardo-Manuel de Villena说,这种多样性可以跟人类基因组中发现的多样性相媲美。这有助于科学家们研究涉及到不同程度表达的不同基因的疾病。


基因表达把DNA和蛋白质联系起来,然后蛋白质在细胞内行使各种功能。这个过程对人类的健康至关重要。改变基因表达的突变被称为调控突变。


“这类遗传变异可能是疾病最重要的原因-不只是对于简单的只有一个基因突变的孟德尔疾病(例如囊性纤维化),而且对许多更常见的复杂疾病,例如糖尿病、心脏病、神经系统疾病和其它疾病”,Pardo-Manuel de Villena说,“这些疾病都是由基因表达驱动的,不是一个基因而是数百或数千个基因”。


UNCCC小鼠和专业知识让我们可以研究每种组织基因组的每个基因的不同表达”,Pardo-Manuel de Villena说。


对于自然遗传学研究,Pardo-Manuel de Villena 的团队包括文章的第一作者,遗传学助理教授James Crowley博士,选定了三个遗传多样的近交系小鼠,它们来自不同大陆上进化的同一个亚种。这些小鼠被培育并产生九个不同类型的杂交后代,每一个种同时被用作父本和母本。当小鼠成年后,研究人员测量了四种不同组织的基因表达,包括大脑中RNA的测序。然后他们量化了基因组中单个基因的表达,确定有多少来自母亲,多少来自父亲。


“我们发现,绝大多数基因(大约80%)存在改变基因表达的变异”,Crowley说,“同时我们发现了一个新的基因组范围的表达失衡,几百个父本基因更优先表达。这种不平衡导致后代的大脑基因表达更像他们的父亲”。


对于每个科学家感兴趣的基因,Pardo-Manuel de Villena的团队都可以培育得到这些基因低、中或高表达的小鼠。然后他们可以探索这些基因的表达是否与特定疾病有关。


“表达水平依赖于母亲或父亲”, Pardo-Manuel de Villena说,“我们现在知道,哺乳动物表达更多来自父亲的基因变异。所以,想象一下某个特定类型的突变是有害的,如果遗传自母亲基因不表达,而遗传自父亲的表达。那么同一个有害的突变,遗传自母亲或父亲,对疾病会有不同的影响。”


这些类型的基因突变涉及数百个基因,很难研究,这是实现后基因组时代希望的一个主要瓶颈。但Pardo-Manuel de Villena说:“幸亏有 CC,这些小鼠可以用于模拟这些基因如何工作以及它们对健康和疾病的影响。”


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