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冬眠的哺乳动物为肥胖 代谢性疾病的遗传解决方案带来希望

冬眠是大自然最奇怪的怪癖之一,它会诱使熊和其他哺乳动物增加巨大的体重,这对人类来说是不健康的,因此它们可以忍受数月的沉睡。然而,当这些动物重新出现时,它们将像以往一样健康。现在,犹他州健康大学的科学家们说,他们已经发现了有关这种现象的新的遗传线索,可以使人们更好地了解和治疗肥胖症和代谢紊乱,这些疾病困扰着全世界成千上万的人。

冬眠的哺乳动物为肥胖 代谢性疾病的遗传解决方案带来希望

神经学与解剖学系副教授克里斯托弗·格雷格(Christopher Gregg)博士说:“冬眠者已经发展出控制自己的新陈代谢的强大能力。” “新陈代谢影响了许多不同疾病的风险,包括肥胖,2型糖尿病,癌症和阿尔茨海默氏病。我们相信,了解与冬眠有关的基因组部分将有助于我们学习控制某些主要疾病的风险。这项新研究给我们带来的一大惊喜是,基因组的这些重要部分对我们隐藏了98%的不包含基因的基因组-我们过去将其称为“垃圾DNA”。”

该研究发表在2019年11月26日的Cell Reports中。

在先前的研究中,格雷格(Gregg)实验室的生物信息学家格里格(Gregg)和埃利奥特·弗里斯(Elliot Ferris)搜寻了哺乳动物基因组,以寻找遗传“开关”或调节成分的证据,这些基因可以帮助解释某些动物为何进化出“生物医学超级大国”,例如大象的抗癌性或血凝块。海豚的抵抗力。他们发现了成千上万的新遗传元素,有助于揭示与这些性状有关的人类基因组部分。

在这项新的研究中,Gregg和Ferris试图确定冬眠物种是否可以帮助检测在控制肥胖症(全球流行)中起重要作用的基因组部分。

研究人员关注了在全世界不同栖息地中发现的四种冬眠哺乳动物:十三只排成一排的地松鼠,小棕蝙蝠,灰鼠狐猴和马达加斯加小刺猬Tenrec。在比较了它们的基因组之后,格雷格的研究小组得出结论,这些哺乳动物已经独立进化出短的,非编码的DNA片段,称为平行加速区。他们发现这些区域不成比例地位于与人类肥胖相关的基因附近。

为了巩固这一联系,研究人员检查了与普拉德-威利综合症(PWS)有关的基因,该病是一种人类遗传性疾病,会引起食欲不振并导致病态肥胖。他们发现与PWS连锁的基因相比,与综合征无关的基因还具有更多的冬眠加速器区域。

基于这一发现和其他发现,Gregg和Ferris认为,与不冬眠的哺乳动物相比,冬眠者已经进化出了“关闭”控制肥胖基因活性的特定遗传元件的方法。这些新发现的元素可以提高我们学习如何评估和控制人类肥胖风险的能力。

费里斯说:“我们的结果表明,在成千上万的人的研究中,冬眠器加速区域富含与肥胖相关的基因附近,以及与肥胖症综合症相关的附近基因。” “因此,通过将人类和冬眠动物的数据汇总在一起,我们能够发现基因组中候选的主要调控开关,以控制哺乳动物的肥胖症。”

研究人员总共确定了364种潜在的遗传元件,它们可能在调节冬眠和肥胖方面发挥作用。他们目前正在使用由Huntsman Cancer Institute的研究人员Jason Gertz博士开发的专用CRISPR表观基因组编辑技术在实验室小鼠中测试这些成分。

格雷格说:“由于肥胖和新陈代谢会影响许多不同疾病的风险,因此基因组这些部分的发现确实令人兴奋,为许多重要的新研究方向奠定了基础。” “我们有针对衰老,痴呆和代谢综合征的新项目。”

这项研究的标题是“遥远的冬眠者的平行加速进化揭示了候选的顺式调控元件和调控哺乳动物肥胖的遗传回路。”

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