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Nature子刊:遗传学上孩子更像爹

摘要 : 北卡罗来纳大学UNC医学院的科学家们发现,哺乳动物在遗传学上更像自己的父亲。尽管我们从父母那里遗传等量的遗传突变,但来自父亲的DNA实际上“用”得更多。这项研究发表在最近的Nature Genetics杂志上,为疾病研究提供了重要的启示。

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 北卡罗来纳大学UNC医学院的科学家们发现,哺乳动物在遗传学上更像自己的父亲。尽管我们从父母那里遗传等量的遗传突变,但来自父亲的DNA实际上“用”得更多。这项研究发表在最近的Nature Genetics杂志上,为疾病研究提供了重要的启示。

在建立小鼠模型研究疾病相关的基因表达时,研究者们一般不会考虑特定基因是源自母亲还是父亲。但UNC这项研究表明,亲本来源不同会使突变产生不同的结果。

“这一发现开启了人类遗传学的新领域,”文章的资深作者Fernando Pardo-Manuel de Villena教授说。“我们知道有95个印记基因存在亲源效应,而且它们会在疾病中起作用。现在我们发现,还有很多其他基因存在另一种亲源效应。”

这些基因涉及了许多常见的复杂疾病,比如二型糖尿病、心脏病、精神分裂症、肥胖症和癌症。如果在进行小鼠研究时考虑亲源效应,人们就能更准确地理解致病机制,进而改善疾病的治疗。

Collaborative Cross(CC)小鼠是这项研究的关键。CC包括数百种基因型不同的小鼠系,这些小鼠系来自于八个原始种系:五个实验室品种和三个野生近交系。CC小鼠能体现不同亚种的遗传学变异,其单核苷酸多态性是传统实验室小鼠的四倍。这些小鼠特别适合研究涉及多个基因的复杂疾病。

基因表达是DNA与蛋白质之间的桥梁,对于人类健康是至关重要的。人们把改变基因表达的突变称为调控突变。“这类遗传学变异对于常见的复杂疾病非常重要,比如糖尿病、心脏病、神经疾病等等,”Pardo-Manuel de Villena说。“这些疾病都是由成百上千个基因驱动的。”

研究人员在CC小鼠中选择三个小鼠系,让每种小鼠分别作为父本和母本,以此构建不同类型的杂交后代。等小鼠成年之后,研究人员在四种组织类型中检测基因表达情况,确定在整个基因组中有多少基因表达来自于母本或父本。

“大约80%的基因拥有能影响基因表达的变异,”文章的第一作者,助理教授James Crowley说。“在基因组范围内,有数百个基因存在一种偏好父本的表达失衡,导致后代大脑的基因表达明显更像它的父亲。”

“这些基因的表达水平取决于它们的来源,”Pardo-Manuel de Villena说。“我们现在知道哺乳动物表达更多来自父亲的遗传变异。可见,来自父亲的有害突变更有可能得以表达,同样的有害突变会产生不同的结果。”

原文链接:Analyses of allele-specific gene expression in highly divergent mouse crosses identifies pervasive allelic imbalance

Complex human traits are influenced by variation in regulatory DNA through mechanisms that are not fully understood. Because regulatory elements are conserved between humans and mice, a thorough annotation of cis regulatory variants in mice could aid in further characterizing these mechanisms. Here we provide a detailed portrait of mouse gene expression across multiple tissues in a three-way diallel. Greater than 80% of mouse genes have cis regulatory variation. Effects from these variants influence complex traits and usually extend to the human ortholog. Further, we estimate that at least one in every thousand SNPs creates a cis regulatory effect. We also observe two types of parent-of-origin effects, including classical imprinting and a new global allelic imbalance in expression favoring the paternal allele. We conclude that, as with humans, pervasive regulatory variation influences complex genetic traits in mice and provide a new resource toward understanding the genetic control of transcription in mammals.

来源: Nature Genetics 浏览次数:401

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