斑点雀鳝可以关联人类和鱼类的模式物种

说到形式动物，

众人大多料到的理当是持续为科学委身的小鼠~

原本鱼类也是特别要紧的医学探索模子

比如斑马鱼（最罕用的鱼类探索模子）

青鳉鱼（还记得它吗：《Cell》上夭殇的青鳉鱼）

但是物品种型终归相去甚远

硬骨鱼类的基因和基因性能

仍旧有不少不能与人类相有关

此时，“涌现”了一种

可大肆有关人类和硬骨鱼类基因组的物种

雀斑雀鳝

How？

请看这篇来自NatureGenetics的

雀斑雀鳝全基因组测序探索文章

先说为甚么硬骨鱼类和人类基因组的毗连较为艰难？

道理犹以下几点：

两次的脊椎动物基因组复制（VGD）事情以及随后一些硬骨鱼类和四足动物之间ohnologs基因（起因于基因组复制的基因反复）的丧失；

硬骨鱼类基因组复制（TGD）事情致使了不少人类基因的反复；

倏地的硬骨鱼类序列退化拦阻了同源基因的判断。

为甚么雀鳝也许挣脱这些题目呢？看图！由于雀斑雀鳝是在TGD事情以前与硬骨鱼类分歧退化的，未遭到这一事情的影响，而且雀斑雀鳝退化对比迟钝，很多整条的染色体和万年前的四足动物仍坚持着保守性。（图1）

图1雀斑雀鳝可做为毗连脊椎动物的桥梁

探索就义了一只野生成年雌性雀斑雀鳝，别离建设了bp、3kb、6~14kb等不同巨细插入片断的文库，欺诈Illumina平台对雀斑雀鳝举办全基因组测序解析，总测序深度抵达90×。以后对雀鳝不同布局及发育阶段的胚胎举办了转录组解析，并与其余鱼类（斑马鱼、青鳉鱼）等举办了对比基因组解析，探求了雀鳝做为退化、医学等探索“桥梁”的可行性和适用性。

1.基因组图谱绘制

组装后的雀斑雀鳝基因组巨细约为Mb，组装成果中contigN50：68.3Kb，scaffoldN50：6.9Mb，并进一步定位到了染色体水准，共孕育29个连锁群，包含94%的碱基序列。反复序列含量抵达全面基因组的20%，共猜测了个卵白编码基因。

2.雀斑雀鳝基因组退化迟钝

对比基因组解析和转录组解析明晰讲明真骨鱼类单品系（雀鳝和弓鳍鱼）是硬骨鱼类的姐妹组，雀鳝表现出低速度的状态和表型退化，其余，真骨鱼类到软骨外类群的退化分支长度显然比其余骨脊椎动物要短。探索成果扶助了一个假说：TGD光阴也许增进了硬骨鱼类序列的倏地退化。（图2）

图2包含雀斑雀鳝的系统退化树

3.雀斑雀鳝暴露脊椎动物核型的蜕变

雀斑雀鳝代表第一个非四足动物、非硬骨鱼类有颚脊椎动物的染色体，也许完成大界限的基因序列解析而不受TGD事情的夹杂影响。雀鳝核型（2n=58）同时包含大染色体和微型染色体。（图3a）将雀斑雀鳝染色体和人类、鸡、硬骨鱼类比对，超过了统统物种中同源片断的保守性不同（图3b-e）。雀鳝和鸡的比对表现出不少整条染色体的保守性（图3c），险些一半的雀鳝核型在比对中表现凑近一双一的联系，包含具备高度联系性染色体组装长度的微型染色体和大染色体（图3d）。这些染色体巨细和基因体例的如同性都表通达Ohno假说：雀斑雀鳝和鸡的国有骨脊椎动物前辈同时具备大染色体和微型染色体。

雀斑雀鳝的染色体还阐通达另一假说：TGD事情以后（也也许是TGD事情致使的）硬骨鱼中染色体重排的数目增加。硬骨鱼中每一个TGD起因的基因对都和不只一条雀鳝染色体表现出保守共线性，申明TGD以前产生了重排（图3e）。雀鳝和鸡国有不少整条的染色体，和硬骨鱼类却很少，这些成果申明，以前觉得辐鳍鱼纲从总鳍分裂出来后产生的染色体合并，理论产生在和雀鳝分裂后的硬骨鱼类种，而且在TGD事情以后（图3f）。这一发掘表明了为甚么雀斑雀鳝没有产生TGD事情，却比典范硬骨鱼类的染色体多。

图3雀斑雀鳝保存了前辈的基因组布局

4.雀斑雀鳝暴露脊椎动物矿化布局、miRNA组的蜕变

脊椎动物都有矿化布局，但硬骨鱼和四足动物孕育布局的渗出性钙分离磷酸卵白（Scpp）基因不同和退化进程等仍存在争议。哺乳动物被觉得含有至多半量的Scpp基因（如人类有23个），而硬骨鱼类惟独两个，雀鳝中断定了35个Scpp基因。编码成釉卵白（AMBN）、釉卵白(Enam)和釉原卵白(Amel)的釉基质卵白基因在叶鳍脊椎动物发掘，但在硬骨鱼类中没有，尔后者缺乏搪瓷耐受性的牙齿，这些基因在雀鳝中都判断出来。（图4a）即便硬骨鱼和叶鳍脊椎动物别离丧失了Scpp基因，但雀鳝却保存了两个物种国有的特点。

其余，雀斑雀鳝这一“桥梁”扶助断定了miRNA的同源性，比如，哺乳动物中的Mir和Mir基因以前觉得在硬骨鱼中产生了丧失，理论是与个中的mir和mir基因别离同源（图4b）；哺乳动物中的MirB基因和雀鳝中的mirc基因同源，和斑马鱼起因于TGD事情的mirc-1和mirc-2基因同源（图4c）。

图4雀斑雀鳝扶助探索脊椎动物的卵白编码基因和miRNA基因

5.雀斑雀鳝暴露出潜藏的顺式调控元件同源基因

CNE解析讲明雀鳝中含有大多硬骨鱼类中没有的CNE，而这些经过人和硬骨鱼的直接比对是不能发掘的。经过雀鳝这一“桥梁”，断定了29小我类启动子不能直接在硬骨鱼类中探测到，是不是示意倏地的退化分歧而不是断定的基因丧失（图5a），比对发掘最少48%的启动子也许在硬骨鱼中比对到最少一个，因而雀鳝在很大水准上扶助人们明白脊椎动物手脚增加子的发源以及其在硬骨鱼类中的运气（图5b）。其余，探索发掘硬骨鱼比雀鳝丧失了更多的手脚增加子，申明关于探索鳍到手脚的过渡，雀鳝比拟于硬骨鱼也许是更好的模子。

图5雀斑雀鳝为脊椎动物调控元件的探索供给有关

其余，一种HoxD手脚增加子的性能性实习探测了雀鳝CNE桥梁的适用型。HoxD和HoxA别离在哺乳动物手脚基因表白的初期和晚期阶段。CNS39和CNS65在哺乳动物中激活初期的HoxD，经过雀鳝这一桥梁探测到了硬骨鱼中的CNS65（图6a）。为了探索潜藏的CNE同源基因是不是还保存增加子性能，探索欺诈CNS65受体簇转基因到斑马鱼和小鼠。不管是雀鳝或斑马鱼中的CNS65都增进发育中斑马鱼胸鳍的初期表白（图6b）。雀鳝中CNS65对小鼠前肢和后肢增进活性和小鼠的CNS65是险些一致的，而斑马鱼CNS65的影响较弱。以后雀鳝CNS65效仿内源性小鼠增加子激活近端而不是远端手脚的基因表白（图6c）。这些性能实习讲明HoxD在手脚或鳍中的初期表白的调理是来自统一个前辈。

图6雀斑雀鳝和硬骨鱼类初期HoxD增加子CNS65确实定和性能解析

只怕您不明白，雀斑雀鳝也是一种欣赏鱼，兴许您家里的鱼缸里就有它呢！身旁的小动物居然是一种天性退化的雄壮医学探索模子并登上NG杂志，是不是很巧妙呢？全基因组测序探索让您发掘每个物种的无尽潜力~

参考文件

BraaschI,GehrkeAR,SmithJJ,etal.Thespottedgargenomeilluminatesvertebrateevolutionandfacilitateshuman-teleost

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