鉴别出哺乳动物与其他动物不同的基因

2020-07-13 223哺乳类

人类与其他生物的区别是什么?哺乳动物群呢?是什么让他们与众不同?这些问题正是德尔玛医院医学研究所(IMIM)的研究人员与蓬佩法布拉大学(UPF)实验与健康科学系一起试图回答的问题。为了做到这一点,他们分析了68种哺乳动物已经测序的基因组,鉴别出哺乳动物与其他动物不同的基因,确定了仅在这些动物身上发现的6000个基因家族。这些基因在哺乳动物外没有同源基因,换句话说,它们在其他无毛物种中并不存在。

研究背景

据估计,在人类中,它们代表了编码蛋白质的基因的2.5%。这项工作由IMIM进化基因组学研究小组成员、现任进化生物学研究所(UPF-CSIC)研究员JoséLuis Villanueva Cañas博士和IMIM和生物医学信息学研究计划(GRIB)的ICREA研究员Mar Albéa博士领导。这项研究还涉及了来自UPF实验和健康科学部的大卫·安德鲁博士的团队。它已经发表在《基因组生物学与进化》杂志上。

鉴别出哺乳动物与其他动物不同的基因

Villanueva Cañas博士解释说,这项工作的目的是“了解哪些基因将哺乳动物定义为一个类别,换句话说,哪些基因只在这一组中被发现。”为此,他设计了一套程序,使得比较68种哺乳动物的基因组成为可能,其中包括人类,以及其他灵长类动物。利用这些数据,鉴别出哺乳动物与其他动物不同的基因,并生成了哺乳动物特有的基因目录,大约有6000个基因家族。同时,他根据它们所处的物种,给它们一个可能的起源年龄。他还试图找出这些基因的作用,利用不同组织的表达数据(RNA测序)来观察它们在哪里和如何表达,以及蛋白质组学数据来检查它们是否被翻译,换句话说,产生蛋白质。

这些基因中有一些是从头开始的,并不是来自先前存在的基因的复制。新基因对于进化过程中获得新功能非常重要,阿尔巴博士领导的另一项研究证明了这一点。这项新的研究成功地确定了其中一些基因的功能,这些基因与皮肤的结构以及为什么它不同于爬行动物的皮肤,以及其他与哺乳动物乳腺有关的基因。他们还鉴定了抗菌肽,这些肽参与人体抵抗病原体。

研究意义

研究人员还强调,他们发现的基因很短,通常只在一个或几个组织中表达。Albéa博士想要强调的是,“这样的研究有助于我们了解新基因在进化过程中是如何形成的,以及它们是否在生物体适应环境方面起着重要作用。”,“对哺乳动物基因进行分类是了解其功能的第一步”,并“使我们更接近于定义一组起源于它们进化之初的片段,这些片段对所有物种都是共同的,维拉纽瓦·卡尼亚斯博士解释说,“我们仍然不知道我们基因中一个重要部分的功能,因此有必要努力对它们进行特征化描述。”这就是在研究中发现的一种(神经原蛋白),它在大脑发育中起着迄今为止未知的作用。

引用

IMIM (Hospital del Mar Medical Research Institute). "Genes identified that distinguish mammals from other animals." ScienceDaily. ScienceDaily, 4 December 2017. www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171204105324.htm.

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