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环境如何影响基因?Science特刊4篇综述齐聚焦

2016/10/11 来源:生物探索
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导读
环境是如何影响我们的遗传性状的?针对这个问题Science推出了一期基因与环境的特刊,用四篇综述介绍了适应地球上的不同环境,人类的遗传变异有了分化;对环境的影响甚至可以包括细胞水平的例子;不仅是DNA序列的改变,环境也会影响表观遗传;生活方式和环境暴露的现代化引起2型糖尿病和肥胖。


本期Science推出了一期基因与环境的特刊。特刊封面是在珠穆朗玛峰基地、尼泊尔昆布地区冰瀑当搬运工的夏尔巴人。关于封面的介绍是:人类中的一些人口表现出更大的耐受性高海拔,由于遗传变异,有可能减轻低氧浓度在海拔高度的有害影响。遗传和表观遗传改变了我们对环境的反应,并可能在疾病中发挥作用。

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Science特刊:基因与环境

选择性压已经塑造了地球的生物生命,生物通过基因优化,在多种多样环境下生存。这个选择可能在包括人类的种群的基因组中建立起新的遗传变异。例如,饮食和海拔的遗传反应对人类离开非洲而散布在世界各地时,对适应新的气候有帮助。此外,对环境的影响可以包括细胞水平的例子,在塑造我们的免疫系统中的细胞如何与内部和外部的影响相互作用,来维持我们的健康。

最近的工作表明,适应不仅仅是在DNA序列中的变化。环境影响的遗传性状也可以通过表观遗传机制发生。虽然这些机制有助于适应新的环境,一些遗传和表观遗传改变可能是由于近年来,在我们的饮食、生活方式和环境暴露的现代和快速的变化,所引起的现代病理学。我们面临的挑战是了解如何减轻由于周围不和谐反应所引起的危害。理解人类遗传学和表观遗传学如何应对大量的外部影响,应该对于在我们自己和后代中治疗疾病有帮助。

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四篇综述

Going global by adapting local: A review ofrecent human adaptation

散布到全球并适应当地:近代人类适应性的综述

现代人类在全球的散布,导致了对不同的当地环境的遗传适应性。最近在基因组技术,统计分析的发展以及扩大采样种群,将导致对区域的生活条件和饮食习惯适应的识别提高和遗传变异的精细绘图。对土著居民的基因组测序的努力正在进行中,伴随着越来越多的“组学”和古DNA数据,为我们理解最近的人类进化以及变量性状和疾病风险的来源,创造一个新时代。

文章就人类对乳制品消耗,北极的阿拉斯加、格陵兰岛等环境和海洋饮食,潮湿、高温、寄生虫和病菌盛行的热带雨林环境的适应,地方性病原菌的适应,以及对高海拔、有毒环境、紫外线暴露以及常见的复杂疾病的适应所产生的遗传变异进行了综述。文章对选择压力、遗传变异和全球分布绘制了一张清晰的图。


Transgenerational inheritance: Models andmechanisms of non–DNA sequence–based inheritance

代际遗传:非DNA序列为基础的遗传模式和机制

遗传性一直被认为是一个有机体的遗传物质的一个特征,特别是它的DNA。然而,现在清楚的是,在多个生物体中有不基于DNA序列的遗传存在,在微生物、植物和无脊椎动物和脊椎动物中都有这样的例子。

在哺乳动物中,该分子机制的阐明一直是具有挑战性的,部分原因是在设计强大的模型和方法的困难。这篇综述回顾了一些证据、概念、和非DNA序列遗传潜在机制(基于代际遗传)。作者强调了模型系统和探讨了为什么表型在一代又一代中复制或重建(复制为下图A模式,重建为下图B模式),以及运作的机制是否在转录或转录后水平起作用。最后,此综述探讨非DNA序列为基础的遗传的短期和长期影响。了解非DNA序列遗传机制的影响对与评估健康和疾病的遗传性非常关键。


在自然界被复制的遗传性包括直接拷贝DNA和表型标记(A)或者在发育的过程中遗传的信息被重建(B)。

Writ large: Genomic dissection of theeffect of cellular environment on immune response

放大:细胞环境对免疫应答的影响的基因组分析

免疫系统的细胞经常响应来自它们所在环境的线索,通过短暂的反应、选择的分化轨迹、细胞状态的可塑性变化和适应它们所在的组织的可调整型适应,再反馈到它们的周围环境。


免疫系统-环境作用的主要模型

基因组的方法已经开启了这样精心规划的反应的全面调查的方式。关注转录和表观遗传的细胞状态的基因组分析,这篇综述将讨论如何将这些方法应用到调查免疫细胞面临着的各种环境线索。该文章强调了一些新兴的原理:在不断变化的环境中实现和保持适当的反应时,密集的调节回路、表观遗传记忆、细胞类型的流动性和再利用的调节模块所起的作用。这些对系统地理解复杂的组织中的分子回路,提供了第一步。


研究免疫系统-环境作用的基因组方法


免疫系统-环境作用的主要特征、假说和机制

Exposing the exposures responsible for type2 diabetes and obesity

暴露在2型糖尿病和肥胖的风险

2型糖尿病和肥胖的发病率的上升是全球人类健康的主要威胁。强大的社会和经济因素影响了这些疾病在人群中的分布。


引起2型糖尿病和肥胖的环境暴露机制

这些因素作用在来自遗传的DNA变异和一系列经历了整个生命过程的环境风险的复合效应的个体倾向的基础上。虽然所谓“西方”的生活方式代表了抓住所有罪魁祸首的一个方便的办法,有效的治疗和预防将通过描述最关键的、因果环境因素的特征被告知。在这篇综述中,作者让大家迅速了解2型糖尿病和肥胖的遗传基础,强调非遗传风险在这些条件中会促进其发展。


促进2型糖尿病发展的多个过程

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