Science论文深度解读新研究揭示增

在一项新的研究中，来自澳大利亚昆士兰大学、新南威尔士大学、莫纳什大学、墨尔本大学、悉尼大学和张任谦心脏研究所的研究人员发现称为增强子的基因调控元件的功能在进化树上分布的动物物种中广泛保守。当他们将来自海绵动物的增强子序列插入斑马鱼和小鼠体内时，这两种脊椎动物都能够解释遗传信息，并驱动发育基因的细胞特异性表达，甚至在海绵动物没有的细胞类型中也是如此。这些研究结果表明至少在某些情况下，增强子的功能在远在7亿年前最后一个共同祖先的物种中持续存在。相关研究结果发表在年11月6日的Science期刊上，论文标题为“Deepconservationoftheenhancerregulatorycodeinanimals”。

Islet增强子的活性在动物进化中是保守的。图片来自Science,,doi:10./science.aax。

一旦被蛋白结合，增强子就会控制基因在哪里、何时以及如何受到调控，并在很大程度上负责发育过程中的细胞分化。论文共同通讯作者、张任谦心脏研究所计算基因组学研究员EmilyWong告诉《科学家》杂志，“肌肉细胞之所以与皮肤细胞不同，都是因为基因受到调控的方式不同。这就是为何了解这些区域真地很重要。我们的发现是令人兴奋的，这是因为我们知道这些区域的进化非常迅速，从而使得它们很难找到。”许多增强子位于基因组的非编码区域，Wong称之为“暗物质”部分，这是因为大多数基因组研究都集中在编码蛋白的外显子上。但越来越多的证据表明，人类基因组可能有几十万个增强子，远远超过了我们大约2万个蛋白编码基因。与增强子相互作用的转录因子和增强子所调控的基因相比，增强子的进化也很迅速，这意味着它们可能不会随着时间的推移而保持它们的序列保真度。因此，通过比对基因组并寻找相似序列来比较它们的传统方法对增强子是无效的，这是因为增强子的短DNA重复序列基序可能会发生很大的变化，以至于它们不再能被识别。事实上，没有一个增强子被证明在整个动物王国中是保守的。不过，Wong和她的同事们猜测增强子的“调节语法（regulatorygrammar）”可能是灵活的，这意味着即使构成增强子的基序的数量、排列或类型发生变动，它们也能保持它们的功能。如果这是真的，增强子理论上可以在不同的物种中保持它们的功能。为了检验这一假设，这些研究人员在海绵动物大堡礁海绵（AmphimedonQueenslandica）中寻找推定的增强子，其中大堡礁海绵是一种澳大利亚物种，经常被用来研究后生动物的进化。他们将目标锁定在微同线基因对（microsyntenicgenepair）上，在一个微同线基因对中，一个基因（目标基因）被另一个基因（旁观者）中的增强子所调控。鉴于目标基因通常对正常发育至关重要，他们推断，选择将使得这些基因随着时间的推移变得更加稳定。虽然这些研究人员发现了60对这样的基因对，但是他们最

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