Araştırmacılar, primatlara özgü yeni genlerden oluşan bir veri tabanı oluşturuyor ve yeni gen işlevlerini sistematik olarak tahmin ediyor
Primatlara özgü ve hatta insana özgü yeni genlerin kökeni, insan fenotiplerinin evrimi için önemli bir itici güçtür, ancak yalnızca az sayıda yeni gen işlevi bilinmektedir. Son yıllarda, gen düzenleme teknolojisinin ve organoid teknolojisinin gelişmesi, yeni genlerin insan evrimine katkısını sistematik olarak ortaya çıkarmayı mümkün kılmıştır. Bununla birlikte, gen yaşı çıkarım yöntemlerindeki farklılıklar ve yeni gen açıklamalarının kalitesinin düşük olması nedeniyle (yeni protein kodlayan genler ile sözde genleri ayırt etmek zordur) literatürde yayınlanan primat spesifik yeni genlerin (PSG) veri setleri birbirinden farklıdır. harika. Nispeten güvenilir bir PSG veri setinin olmaması, derinlemesine işlevsel araştırmayı engeller.
Zhang Yong'un Çin Bilimler Akademisi Zooloji Enstitüsü'nden araştırma grubu, evrimsel genomu ve fonksiyonel genom verilerini entegre ederek yeni bir insan gen veritabanı (GenTree, geliştirdi. GenTree, genlerin ne zaman ve nasıl ortaya çıktığını ve olası işlevlerini analiz etmede kullanıcılara yardımcı olabilir (Şekil 1).
GenTree verilerine dayanan entegre analiz şunları bulmuştur: 1) Genom eşdoğrusallığına dayalı gen yaşı çıkarım yönteminin, yakın zamanda ortaya çıkan genler için diğer yöntemlere göre daha yüksek doğruluğu vardır; 2) Protein düzeyinde seçim basıncı çıkarımı ve protein genom yöntemi (Proteogenomikler) yalnızca bazı primatlara özgü genlerin protein kodlama yeteneğini açıklayabilir. Çalışma, bu yöntemlerin özelliklerini dikkate aldı ve 846 PSG belirledi (Şekil 2). Bunların arasında, 254 gen farklı derecelerde protein desteğine sahiptir ve set ayrıca 41 yanlış açıklamalı sözde gen (MYH16 gibi) içerir.
GenTree'ye entegre edilmiş transkriptom verilerine dayanarak, bu çalışma, ortak ifade analizi yoluyla 846 PSG'nin işlevini ortaya çıkardı. Önceki bilgilerle tutarlı olarak, PSG sıklıkla testise özgü veya testis tercihli ekspresyon sergiler; bununla birlikte, PSG ayrıca kemik iliğinin veya plasental tercihin bir ekspresyon profilini sergiler. İlginç bir şekilde, yetişkin beyninde PSG ekspresyonu düşük olmasına rağmen, ikinci trimesterde fetal beyinde yukarı regüle edilir (Şekil 3). Her bir ortak transkripsiyonel ağda zenginleştirilen ve ağın temel konumunu işgal eden PSG, spermatogenez, bağışıklık tepkisi, anne-fetal etkileşim ve fetal beyin gelişimi gibi yaşam süreçlerinin hızlı gelişimini teşvik edebilir.
Genel olarak, bu çalışma özel bir insan yeni gen veritabanı sağlar, nispeten yüksek kaliteli bir PSG listesi üretir ve bu genlerin işlevleri üzerine spekülasyonlar yapar. Yaş çıkarım yöntemleri, gen açıklama yöntemlerinin özellikleri ve sonuçlarda gösterilen yeni genlerin ve organların spesifik işlevsel tercihleri, diğer türlerin germ hattına özgü genlerini inceleme çalışmaları için evrensel referans önemine sahiptir.
Araştırma 12 Mart'ta Genome Research'te (doi: 10.1101 / gr.238733.118) çevrimiçi olarak yayınlandı. Doktora öğrencileri Shao Yi ve Chen Chunyan ilk ortak yazarlar ve Zhang Yong, ilgili yazardır. Long Manyuan, He Bin, Shen Hao, Zhu Zhenglin, Yu Daqi, Jiang Shuai, Zhao Shilei, Gao Zhiqiang, Fu Yan, Chen Xi, Gao Ge, Chen Hua ve diğer ortak çalışanlar makale yazma, web geliştirme ve veri analizinde güçlü destek sağladı. Araştırma, Çin Bilimler Akademisi, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve Bilim ve Teknoloji Bakanlığı pilot projesi tarafından finanse edildi; hesaplama gereksinimleri Pekin Genomik Enstitüsü Genom Dizileme ve Veri Analizi Merkezi, Çin Bilimler Akademisi ve Zooloji Enstitüsü'nün yüksek performanslı platformu tarafından desteklendi.
Şekil 1: GenTree web arayüzüne bir örnek. A) Glutamat dehidrojenaz 2 (GLUD2), insanların ve gibonların ortak atalarından kaynaklanmıştır; B) GLUD2 yalnızca bir eksonu kodlar ve en benzer homolog geni GLUD1, birden fazla eksonu kodlar, bu da GLUD2'nin kökenini gösterir. GLUD1'in mRNA seviyesinde tekrarlayan olaylar (ters transkripsiyon); C) GLUD1 geniş bir yüksek ekspresyon spektrumuna sahiptir ve GLUD2, testis dışındaki diğer organlarda düşük transkripsiyon seviyelerine sahiptir, bu da ikincisinin sınırlı fonksiyonlara sahip olabileceğini düşündürür.
Şekil 2: Primatlara özgü genlerin listesi. Gri ok, protein kodlama kabiliyetinin güvenilirliğindeki azalmayı gösterir.Örneğin, 85 Ensembl-açıklamalı protein kodlama geninde sadece protein ekspresyonu kanıtı (UniProt) değil, aynı zamanda fonksiyonel çalışmalar (GO) bulunurken, 90 PSG yalnızca protein ekspresyonu, kütle spektrometrisi ve seçim basıncına sahiptir. Bir tür kanıt. 846 primat spesifik genin 192 yeni insana özgü gen içerdiğinden bahsetmeye değer.
Şekil 3: Farklı beyin gelişim aşamalarında (dikey eksen) primat spesifik genleri kodlayan ortak transkripsiyonel modüllerin (yatay eksen) oranı. PCW ve MAB sırasıyla gebelik haftasını ve doğumdan sonraki ayı temsil eder. Ortak transkripsiyon modülü 2 (BM2), genom arka planı (pembe çizgi ile işaretlenmiştir) ile karşılaştırıldığında primat spesifik genlerde istatistiksel olarak önemli ölçüde zenginleştirilmiştir. Bu modül ve diğer dört modül (mavi ile işaretlenmiş) otizme duyarlılık genleri açısından zenginleştirilmiştir ve bu da onların önemini göstermektedir.
Kaynak: Zooloji Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
