eLife:人类致病基因如何在人体中长期存在的

来源: 生物通 / 作者: 2021-10-14
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科学家发现了导致遗传疾病的基因的一种新的有害影响,他们今天在 eLife 杂志上发表了他们的研究结果。

他们的研究表明,这些基因阻止了适应 (或有益基因的进化) 在基因组中发生,通过阻止它们自己被选择性扫描移除,使它们在人类种群中存活更长时间。

这些发现为过去 5 万年的进化过程提供了新的见解,这些进化过程使得一些致病基因尽管产生了有害的影响,但仍在人类中存在。

“先进的基因组测序使科学家能够更多地了解疾病的进化和人类更有益的特征。但对疾病基因的有限研究集中在过去 5 万年的进化过程上,” 第一作者陈璐 · 迪解释道,她是美国图森市亚利桑那大学生态与进化生物学系 Enard 实验室的博士生。“我们对人类基因组中疾病和适应之间关系的理解,受到了这一最新信息缺口的阻碍。”

为了填补这一空白,Di 和同事们比较了世界上包括 1000 个基因组项目的 26 个不同人群中与疾病相关的基因和非疾病基因的近期基因适应率。它们只包括由单个基因突变引起的遗传疾病,这被称为孟德尔病。这些基因有一个简单的遗传模式,如果一个孩子从父母一方得到一个显性致病基因的拷贝,或者从父母双方各得到两个隐性致病基因的拷贝,就可能遗传疾病。研究小组开始研究,在人类基因组中,导致人类孟德尔疾病的基因是否比非致病基因经历了更多或更少的正向选择。

他们发现,隐性的孟德尔致病基因不太可能从种群中消失。这些模式表明,一种被称为基因干扰的过程可能阻止了这些基因适应变化的环境。迪解释说:“隐性致病基因变异可以阻止适应发生在基因组中,从而避开通常会在种群中彻底消灭它们的基因扫描。”

该团队还发现了基因适应模式的一些区域差异,当他们比较同一种群基因组的不同部分时。与其他基因组相比,非洲人在疾病基因扫描方面存在更大的缺陷。在东亚和欧洲人群中,相对于基因组的其他部分,疾病基因的扫描缺陷较弱。作者说,这可能是由于严重的人口瓶颈,在人口迁移出非洲,后来定居在亚洲和欧洲。即使是一小部分人的迁移也足以导致基因组中频率较低的大量隐性基因变异的丢失。

亚利桑那大学生态与进化生物学系助理教授、资深作者 David Enard 说:“我们还看到非洲人口的疾病基因有更清晰的横扫缺陷,因为它们有全面更清晰的全基因组横扫信号。”“这为我们区分疾病基因和基因组的其他部分提供了一个更好的对比。”

虽然这项研究提供了一些有趣的新信息,但 Enard 警告说,还需要更多的研究来证实这些结果,并确保他们使用的数据中的偏差不会影响结果。例如,他指出,该研究中的许多孟德尔病都是在欧洲发现的。

Enard 总结道:“我们的工作改进了之前的研究,通过使用更大的基因数据集,并仔细控制可能导致致病基因和非致病基因显示不同模式的混杂因素,试图解决这个重要问题。”“但要更好地了解人类最近的基因适应,还有更多的工作要做。”

这项研究已经作为 eLife 的 “进化医学: 特刊” 的一部分发表。欲浏览特刊,请访问 https://elifesciences.org/collections/8d9426aa/evolutionary-medicine-a-special-issue。

10.7554 / eLife.69026

Decreased recent adaptation at human mendelian disease genes as a possible consequence of interference between advantageous and deleterious variants

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