图片来源：《Nature Genetics》

来源：中国生物技术网

5月27日发表在《Nature Genetics》上的一项新研究发现， 以前被认为在不同生物体中具有相似作用的数十种基因，实际上是人类独有的， 这或许有助于解释我们这个物种是如何形成的。

已知这些基因编码的一类蛋白质称为转录因子（或TF）控制着基因活性。TF识别称为基序（motif）的DNA代码特定片段，并将它们用作结合DNA打开或关闭基因的着陆点。

过去的研究表明，在不同生物体中看起来相似的TF也结合了相似的基序 ，即使在果蝇和人类等多种物种中也同样如此。但来自加拿大多伦多大学Donnelly细胞及生物分子研究中心Timothy Hughes教授实验室的一项新研究表明，情况并非总是如此。

Timothy Hughes

在该研究中，研究团队描述了一种新的算法，可以更准确地预测 每种TF在许多不同物种中结合的基序序列。研究结果表明，TF的某些亚型在功能上比以前认为的更加多样化。

研究第一作者Sam Lambert说：“即使在亲缘关系密切的物种之间， 也有一部分TF可能与新序列结合。 这意味着它们可能通过调节不同基因而具有新的功能，这可能对物种差异很重要。”

即使在基因组99%相同的黑猩猩和人类之间，也有几十种TF识别两种物种之间的不同基序，其方式会影响几百种不同基因的表达。

Lambert说：“我们认为，这些分子差异可能正是导致黑猩猩与人类之间的一些差异。”

图片来源：University of Toronto 

为了重新分析基序序列，Lambert开发了一种新软件以寻找TF的DNA结合区域之间的结构相似性。这些结构相似性与它们结合相同或不同DNA基序的能力有关。 如果两个来自不同物种的TF具有相似的氨基酸组成，那么它们很可能结合了相似的基序 。但与比较这些区域作为一个整体的老方法不同， Lambert的方法自动为整个区域中一小部分且直接与DNA接触的氨基酸赋予更大的价值。在这种情况下，两个TF整体上看起来可能相似，但如果它们在这些关键氨基酸的位置不同，则它们更有可能结合不同的基序。当Lambert 比较不同物种的所有TF并与所有可用的基序序列数据匹配时，他发现许多人类TF识别不同的序列，因此调控不同的基因，而不是其他动物中相同蛋白质的不同版本。

这一发现与之前的研究结果相矛盾，之前的研究表明，几乎所有人类和果蝇的TF都结合了相同的基序序列。 这呼吁科学家们应该谨慎对待，他们希望通过仅研究相对简单的生物体来获得关于人类TF的见解。

Hughes教授说：“有一种观点一直坚持了下来，那就是TF在人类和果蝇之间结合几乎相同的基序。虽然有很多例子表明这些蛋白质在功能上是保守的，  但这绝不是人们所接受的程度。 ”

图片来源：《Nature Genetics》

至于具有独特人类功能的TF，它们属于快速进化的所谓C2H2锌指 （以含锌离子的指状突起命名）TF类，它们与DNA结合在一起。它们的作用仍然是一个悬而未决的问题，但我们知道，具有更多样化TF的生物体也有更多的细胞类型，它们可以以新的方式组合在一起，形成更复杂的身体。

Hughes教授很兴奋地发现， 其中一些锌指TF可能是人体生理学和解剖学的独特特征，如我们的免疫系统和大脑，这在动物中是最复杂的。另一个问题涉及性别二态性，那些可见（或不太明显）性别之间的差异指导着配偶选择，它对生殖成功有直接影响，而且还对生理学产生长期深远的影响。男性的胡须或雄孔雀的尾巴就是这种特征的典型例子。

Hughes教授说：“在人类遗传学中，几乎没有人研究性别二态性的分子基础，然而这些特征是所有人类都能在彼此身上看到的，也是我们都感兴趣的。如果我能找到方法揭开这个面纱，我将把我职业生涯的后半段时间花在这上面。”

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