PLOS子刊 | 灭绝人种的“幽灵”基因可增强人类的免疫功能

2020
06/17

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时至今日,灭绝人种的DNA,包括尼安德特人、丹尼索瓦人及其他灭绝人种在内的DNA就像“幽灵”般隐藏在人体细胞内。

导言:

时至今日,灭绝人种的DNA,包括尼安德特人、丹尼索瓦人及其他灭绝人种在内的DNA就像“幽灵”般隐藏在人体细胞内。研究人员在多项研究中对现代人类体内的免疫系统基因,与已灭绝人类的免疫系统基因进行了比较,发现了一些非常明显的相似之处。从灭绝人种身上获得的基因,极大地提高了人类的健康水平和生存能力,在帮助人类从非洲走向世界各地,探索欧亚大陆及其他大陆的过程中起到了非常重要的作用。

大约5万年前,丹尼索瓦人从欧亚大陆消失,又过了大约1万年,尼安德特人也随之消失,只留下我们的祖先——智人这一支人类。这些人种并没有完全消失,他们留下的DNA隐藏在所有现代人的细胞里。所以,一定意义上来讲大家也算是“亲戚”了。

关于这两种灭绝人种的研究从未停止,去年由Garvan医学研究所发表于Nature Immunology上的研究指出,现代人从丹尼索瓦人那里获得了一种基因突变,可以增强现代人的免疫能力,从而适应不同的环境。

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作为疟疾和其他新兴热带病等传染病多样性的中心,印度尼西亚作为研究的主要范围是再合适不过了。过去十年来,印度尼西亚一直被排除在基因组测序热潮之外,尚未进行遗传多样性调控的分析。印度尼西亚的独特之处之一是,在新几内亚岛上的个人拥有来自已灭绝的祖先丹尼索瓦人的大量DNA残留物。这些古老的DNA残留物正在驱动涉及免疫功能的基因的变化。 

近日,转化基因组学研究所(TGen)主导的研究,首次表征了来自不同地理位置和基因的人群的健康个体基因,表明丹尼索瓦人的DNA残留物可帮助增强现代人类的免疫功能。这项研究还表明,不同岛间的遗传多样性使印尼为一个独特的“研究系统”,可检查基因与环境相互作用。该研究发表在《PLOS》子刊《PLOS遗传学》上。

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科学家研究了来自三个印度尼西亚群体的116个个体的基因组多样性:苏门答腊岛西海岸的明打威人(Mentawai),印度尼西亚中部的松巴岛人(Sumba),以及新几内亚岛西部的食人族科罗威人(Korowai)。其中,科罗威人很值得研究,因为它们的DNA拥有世界上最后一个剩余的尼安德特人重要遗传密码残基(多达5%)。正如尼安德特人将某些免疫特性传给欧洲血统一样,丹尼索瓦人可能已经将保护性免疫基因传给了东南亚的后裔。

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为了量化印尼的基因调控格局,科学家从居住在印尼三个岛上的116名男性个体的全血样本中生成了DNA甲基化(阵列)和基因表达(RNA测序)测量结果。

从RNA测序数据中进行的基因型变异的主成分分析表明,这三个种族在遗传上是可区分的。然后,他们测试了三个岛屿间的DNA甲基化和基因表达差异,发现Sumba或Mentawai与Korowai之间的信号存在大量重叠。这表明,他们识别出的许多信号是由Korowai数据驱动的,以及Sumba和Mentawai之间的某种程度的同质性。但是,无论关注的是甲基化还是表达差异,当同时检查Sumba或Mentawai的两个比较时,效果大小的一致性差得多。最后,他们确定了岛内DNA甲基化和基因表达的强烈变化,可能是由采样点之间的细微环境差异引起的。

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Sumba和Mentawai(绿色),Korowai和Sumba(橙色)以及Korowai和Mentawai(紫色)之间的(A)甲基化探针和(B)差异表达基因的火山图。 

该研究的主要作者之一,TGen博士后研究员,海尼·纳特里(Heini Natri)博士说,基因组测序工作主要集中在欧洲血统的人群上。世界上大多数人都受到了深入的研究。随着他们进一步进入个性化和基因组医学时代,了解遗传学如何在不同人群中引发疾病风险至关重要。现在正在尝试查明个别的遗传变化,特别是那些在丹尼索瓦人的这些残留DNA片段中携带的遗传变化,它们调节基因开启或关闭的程度,以及这些遗传变化如何影响免疫应答。

TGen综合癌症基因组学部的助理教授,人类遗传学家,以及本论文的资深作者,尼古拉斯·巴诺维奇(Nicholas Banovich)博士表明,这项研究的结果突出了涉及免疫细胞功能的基因。这表明对当地环境压力,包括各种热带疾病的压力,有潜在的适应性反应。

目前,国际团队正在继续其研究,整合更多的遗传数据,探索当地血统的模式,以及如何将古人类基因嵌入现代人群中。

本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:guikequan@hmkx.cn
关键词:
PLOS,免疫功能,DNA,基因组,基因

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