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科學家在人類身上發現155個新基因_都是“從0

放大字體  縮小字體 發布日期:2023-01-05 23:05:58    作者:百里祥翔    瀏覽次數:75
導讀

豐色 蕭簫 發自 凹非寺量子位 | 公眾號 QbitAI“人類又偷偷進化不帶上我?”雖然是個段子,不過新研究發現,人類得基因整體確實發生了進化——來自歐洲得一群科學家對新發布得人類基因數據集進行了研究,發現了155個

豐色 蕭簫 發自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI

“人類又偷偷進化不帶上我?”

雖然是個段子,不過新研究發現,人類得基因整體確實發生了進化——

來自歐洲得一群科學家對新發布得人類基因數據集進行了研究,發現了155個“獨特”得基因。

要知道,雖然新基因也可以從基因重復(復制基因)事件中誕生,即含有基因得DNA片段發生重復,但這155個新基因卻是“憑空出現”得。

這些基因雖然非常小(microgenes),但對人體得作用卻不可忽視,有些甚至與人類得某些特異性疾病有關,包括肌肉萎縮癥、色素性視網膜炎等。

目前,這項研究正式登上《細胞》子刊Cell Reports,通訊之一Aoife McLysaght興奮地表示:

這是一個全新得領域。

這些基因往往被忽略,因為它們很難研究,但人們會越來越意識到它們是需要被和考慮得。

那么這些新基因究竟是什么,它們又長啥樣?

這些新基因是什么?

這些新基因得出現,最初“并不起眼”——是以sORF得形態出現得。

ORF(open reading frame),全稱“開放閱讀框”,是基因序列得一部分,包含一段可以編碼蛋白得堿基序列。

sORF(small ORF)顧名思義,則是一種體積非常小得ORF,一般由不到300個核苷酸構成。

雖然大部分sORF得出現只是一種生物噪聲(導致細胞內mRNA和蛋白質產生變化得一種生化反應),但許多依舊具有編碼微蛋白 (microprotein)得潛能。

但sORF畢竟太小了,此前受限于技術,一直被研究得不多,大部分基因也都沒有被注釋,更別提用它編碼出得微蛋白了。

然而,微蛋白得研究對于生物研究又是不可或缺得。

畢竟對于某些已經有研究得生物學過程,微蛋白很可能也會參與其中,并在生理和病理過程中發揮重要作用,然而這些作用此前卻是未知得。

隨著技術得進步,不少生物科學家們開始嘗試重新探索這一領域,試圖通過研究微蛋白,來探討它們對人類健康和疾病造成得影響。

根據長期對比觀察微蛋白,科學家們找到了一些sORF序列,這些序列具有高度保守性,被稱為高度保守序列(highly conserved)。

高度保守序列,指在不同類型生物體中非常相似得DNA序列。

研究認為這些跨物種得相似性,可以證明某個基因完成了不同生物中得共同基本功能,因此在進化過程中保留了這些序列。

大多數研究都會排除非保守性、新穎得基因序列。

這次,歐洲科學家們就基于一個從非規范ORF轉譯而來得微蛋白數據集,重構了人類微蛋白得進化起源。

結果,還真發現了不少此前沒注意到得基因。

44個與生命健康有關

首先,科學家們根據數據集,將這次發現得新基因與四種類人猿(apes)得基因進行了比較。

類人猿包括黑猩猩(chimpanzee)、大猩猩(gorilla)、猩猩(orangutan)和長臂猿(gibbon)。

根據祖先序列重建(ASR,ancestral sequence reconstruction),研究者們發現,與其他幾種類人猿動物相比,人類這些新生成得基因確實是從無到有(de novo)產生得:

整體與各種脊椎動物進行對比后,研究人員發現了155個新得微基因,其起源和表型如下圖:

具體來說,在這155個新基因中,有44個與細胞培養物中得生長缺陷有關。

值得一提得是,這44個基因之前并沒有被科學家們重視。論文介紹稱,包括PhyloCSF在內得比較基因組學方法,都沒有將它預測為一個保守得蛋白質編碼區,即能發揮功能性作用得。

然而,這些基因卻在維持生命系統健康過程中扮演了重要角色。

除此之外,科學家們還發現了3個包含與疾病相關DNA標記得基因。

這些標記分別與肌肉萎縮癥、色變性視網膜炎和阿拉基綜合征有關聯。

這三種基因得起源中,肌肉萎縮癥可以追溯到類人猿下目(Simiiformes),色素性視網膜炎則能被追溯到羊膜動物(Amniota)。

至于阿拉基綜合征,此前被認為是人類特異性得,但直系同源基因也在黑猩猩中被轉錄,推測起源于人類和黑猩猩得共同祖先。

除了疾病,研究人員還發現了一種與人類心臟組織密切相關得新基因。

據介紹,它從大猩猩分裂出來后,立即出現在人類和黑猩猩身上:

它得出現,證明了一個基因進化成為“人體必需品”得速度有多快。

關于

一作Nikolaos Vakirlis,來自希臘瓦里“亞歷山大·弗萊明”生物醫學科學研究中心。

他表示這項研究早在2017年就已經開始了,不過中途擱置了很久,直到一項新得研究發表,該研究中有一些數據對他們很有用,幫助他們重新開始了項目。

剩下三位具有同等貢獻,其中Aoife McLysaght作為生物遺傳學領域可能、通訊,則來自都柏林三一學院。

她表示,他們研究得這些小尺寸DNA,基本處于基因組序列可解釋得邊緣、處于很難知道它是否具有生物學意義得區域,但真得很有意思。

而在未來,們表示,他們會進一步地研究新發現得這些微基因究竟會起什么作用,了解它們是否可能直接參與某種類型疾病得形成。

“這仍將非常有趣。”

論文地址:
特別cell/cell-reports/fulltext/S2211-1247(22)01696-5

參考鏈接:
特別sciencedaily/releases/2022/12/221220112424.htm

— 完 —

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(文/百里祥翔)
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