不断发展的基因调控因子解释了我们与其他灵长类动物的一些差异

今天，生物学家在越来越多的数据中添加了一个重要发现，解释了为什么我们与黑猩猩和其他灵长类动物的亲属不同，尽管我们的基因非常相似。新证据与基因调控方式有关。这是对三种灵长类动物 - 人类，黑猩猩和恒河猴的多个个体进行全面的全基因组计算分析的结果。

研究人员专注于调节DNA元件被称为基因增强子和启动子。启动子立即位于基因的“上游”，必须激活它们调节的基因才能开启。关于增强子知之甚少，增强子可以位于它们调节的基因的上游和下游不同的距离。增强子可以比启动子远离“基因体”，但由于染色质的环状结构，包装基因组的结构，它可以接近基因。通常，多种增强子参与给定基因的激活，其组合在不同情况下不同。

Adam Siepel教授在冷泉港实验室(CSHL)与康奈尔大学同事Charles Danko博士领导的团队使用一种名为PRO-Seq的技术来测量新生转录 - 基因上下游基因组DNA的RNA拷贝的产生。它使研究人员能够检测哪些启动子和增强子正在积极调节基因。他们研究了单细胞类型，免疫系统的CD4 + T细胞，比较了细胞处于静止状态时的RNA拷贝水平和三种灵长类动物的激活状态。

实验表明，尽管三种物种的基因活性在CD4 + T细胞中非常相似，但基因调控方式存在微妙的差异。该团队特别关注共同影响目标基因表达的增强子集合，作为整体。“这些合奏有各种各样的尺寸，”Siepel解释说，“我们发现，当它们很大时，目标基因的表达水平往往在进化时间内保持稳定。当它们很小时，表达水平就不那么稳定了。”基因表达的稳定性是科学家所谓的进化保护的证据 - 由于其赋予的优势，跨物种保留了一个特征。

通过仔细分析，该团队确定了各种功能，区分快速演化的增强器和慢速增强器。“对我们来说特别感兴趣的是大量增强子共同决定靶基因表达的情况，”西班牙CSHL数量生物学中心主任西佩尔说。“在这些情况下，基因往往更稳定，但我们发现每个单独的增强子更有可能发生变化。”进化选择的是给定基因的靶表达水平，在这些情况下由整个整体共同决定。

该研究揭示了基因表达程序在进化过程中如何变化，导致我们在人类和其他灵长类动物之间观察到的行为和形态的差异。Siepel指出，这些进化的奥秘也提供了关于通过改变基因调控引起疾病的突变的线索。

“灵长类动物CD4 + T细胞中调节元件集合的动态演变”于2018年1月29日在线发表于Nature Ecology&Evolution。

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