男性和女性中差异表达的 6500 个基因

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男性和女性中差异表达的 6500 个基因
) r9 q- |. u+ d7 O来源:煎蛋网 / 作者: / 2017-05-11& a& b( g. ^. p+ I+ R
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男性和女性的某些差异显而易见，有些则不那么明显，比如常见疾病或者是药物反应。这些是怎么与性别相关的？以色列的魏茨曼科学研究所研究者近期揭示了两性中数千个表达程度不同的基因。该发现表明这些特定基因的有害变异可能会相对频繁地在人群中积累，并解释了其中的原因。这一发表在 BMC Biology 上的详细基因地图显示了两性之间的进化差异性与相关性。
" e5 P. J, S! _# |0 ?几年前，魏茨曼研究所的分子遗传部门的 Shmuel Pietrokovski 教授和 Moran Gershoni 博士提出了一个问题：为什么某些人类疾病特别常见? 特别地，15% 试图怀孕的夫妇被鉴定为不孕，这表明影响生育能力的变异相对较为普遍。这似乎有点矛盾：常识告诉我们这些通过减少后代数量影响物种存活的变异，应当已经很快被自然选择所淘汰了。Pietrokovski 和 Gershoni 证实基因中影响精子形成的变异仍旧存在，因为这些基因只在男性体内表达。如果一种变异只会对半数的群体产生影响，那么不管多有害，都能通过另一半传递到下一代。4 E$ P' r7 f1 a8 Y8 L  i9 J
在该研究中，研究者延伸了他们的分析，包括了那些虽然对生育非必需但仍旧在两性中差异表达的基因。为了鉴定这些基因，研究者求助于 GTEx 项目。这是一个大型的人类基因表达研究，记录了将近 500 名捐赠者的身体器官和组织。这个项目使得首个人类两性差异基因架构综合地图成为了可能。
5 W, T7 S, B7 F/ Y* m" W9 kPietrokovski 和 Gershoni 仔细检查了约 2 万蛋白质编码基因，按照性别整理，寻找每个组织中的表达差异。他们最终鉴定出了约 6500 个基因，这些基因至少在一种组织中具有两性活性差异。例如，他们发现了在男性皮肤中相对女性皮肤高度表达的基因，并且与体毛生长有关。肌肉生长的基因在男性中表达更多，而脂肪存储在女性中表达得更多。
4 J5 k0 T& P3 p! \- F+ Q! ?另外的差异两位研究者随后检查了变异累积的趋势，看是否自然选择对男性或女性专属基因施加了不同的压力。即，有害变异累积到哪一个程度才会被淘汰，或者是在人群中潜伏下来？研究者发现自然选择对很多这样的差异表达基因的作用较弱。Gershoni 说道：“一个基因越特定于某一性别，就越少受到自然选择的作用。还有另外一个差异：这种选择作用在男性身上要比女性更弱。”虽然两位并没有完全解释这一额外的差异，但他们提到了在 1930 年代首次提出的性别进化理论：“在很多物种中，雌性只会生育有限数量的后代，而雄性可以是很多后代的父亲，因此物种的存活依赖于能生育的雌性，而不是雄性。因此自然选择作用对于只对雄性有害的基因更为‘宽容’。”
  c( ?3 D  q/ c  h5 J  I除了性器官，研究者还不出意料地在乳腺中发现了较多性别有关的基因，但其中有一半的基因都在男性体内表达了。由于男性具有虚有其表的乳腺器官，研究者就推测某些基因可能抑制了泌乳。% X2 V' E6 W8 `0 x
还有一些不那么明显的部位包括只在女性左心室中表达的基因。上述基因中有一种还与钙吸收有关，在年轻女性中高度表达，但随着年龄增长急剧下降，研究者认为这些基因在女性更年期之前都是活跃的，保护她们的心脏，但在该基因停止表达后会引起心脏病和骨质疏松。还有其他主要在女性体内表达的基因在大脑中活跃，虽然具体的功能尚不明确，科学家认为也许可以保护神经元免于帕金森综合症。该疾病在在男性中较为常见，并且更早发病。( X" W* i; D# x" I
研究者还鉴定了在女性肝脏中表达的基因，可以调节药物代谢，为男性和女性之间药物处理的差异性提供了分子层面的证据。3 Q/ E: j( |- X- e
Gershoni 说道：“基本的基因组在所有人中几乎都是一样的，但在不同个体中表达的程度却有一定的区别。因此针对两性差异，我们可以发现进化通常发生在基因表达层面。矛盾的是，性别相关的基因是那些容易遗传下去的有害变异，包括影响生育能力的。从这一点来看，男性和女性经受的选择压力是不同的，至少某种程度上，人类进化应该可以被看作是共同演化。但这一研究还强调了需要更好地理解男性和女性致病基因或治疗反应基因的差异性。”
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