分子医学研究所李川昀课题组提出人类外显子来
来源:中国动力网 发表于2019-07-08 20:39:21 编辑:郭俊辰
摘要: 在真核生物中,基因组DNA犹如一根长线,严密地缠绕在很多组蛋白八聚体线轴上,构成核小体结构(nucleosome)。已有研讨发现核小体在染色体上并非均匀散

 

分子医学研究所李川昀课题组提出人类外显子来源的“核小体符号”假说

在真核生物中,基因组DNA犹如一根长线,严密地缠绕在很多组蛋白八聚体“线轴”上,构成核小体结构(nucleosome)。已有研讨发现核小体在染色体上并非均匀散布。但是,该散布特征是否具有方位特异性,是否在安排与物种间可比,以及是否会发挥长时程、跨物种的调控效果,从而编码物种特有的性状,仍然是该范畴亟待处理的难题。

近来,北京大学分子医学研讨所李川昀课题组与何爱彬课题组协作,在全基因组水平对多物种、多安排的核小体散布谱与基因转录谱进行了精确测定,发现核小体的散布特征在安排、物种间高度保存,并提醒该散布特征对人类外显子构成(exonization)具有促进效果。题为“Human Exonization through Differential Nucleosome Occupancy”的研讨论文在世界闻名学术期刊《美国科学院院刊》(PNAS)宣布。

研讨首要运用高通量核小体占位谱技能(MNase-seq),对人、恒河猴、树鼩、小鼠、猪五个物种中多个安排的核小体散布谱进行了精确测定,发现核小体的染色体散布在安排、物种间高度保存。这一发现提示核小体散布或许在长时程演化事情中发挥安稳的调控效果。在物种演化进程中,新基因、新外显子的构成,是发生物种特有性状的重要分子根底。那么,这些长时刻安稳存在的核小体的散布特征,有没有或许在这些长时程演化事情中发挥效果呢?

事实上,已有研讨发现,核小体富集结合在外显子区域,提示其对外显子构成具有潜在的调控效果。但是,核小体相同倾向于结合具有高GC含量、低AT含量的基因组区域,而外显子恰恰归于这类区域。那么,该富集现象是否只是反映了外显子来历后的一种被迫的、非功用性的结合?这一问题很难用传统的试验办法处理。

那么,有没有或许经过揣度外显子发生的时刻,以及核小体富集结合现象呈现的时刻,并经过比较二者呈现的先后顺序,对核小体在外显子来历中的效果进行推演呢?沿袭这一思路,该研讨经过精确测定多物种基因转录谱,判定得到279例在人类新近来历的外显子:这些外显子在其他物种中没有构成。风趣的是,在这些外显子的“前体”区域,尽管外显子没有构成,但核小体现已倾向于富集结合这些区域。这一研讨标明,核小体富集结合的区域是新外显子构成的温床,或许在外显子来历中发挥自动的调控效果。进一步的分子演化推演标明,这些被核小体“符号”的区域或许经过定向改动碱基突变率,促成了利于外显子构成的序列特征。

人类外显子来历的“核小体符号”假说(图中红框所示为核小体,左边示意图来历http://visembryo.com)

该研讨初次提出人类外显子来历的“核小体符号”假说,对了解核小体的生物学功用、人类特有基因与调控的构成,以及真核生物剪切体系的构成与演化具有重要意义。

北京大学分子医学研讨所博士生李玉梅、李晨担任论文一起榜首作者,李川昀研讨员、何爱彬研讨员担任论文通讯作者,李书娴、彭琪、安妮参加了部分作业。本项研讨遭到国家优秀青年科学基金、中组部“万人方案”青年优秀人才等经费支撑。

修改:山石

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