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男女差异:在这6500个基因中!

2017/05/09 来源:中国生物技术网
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导读
众所周知,男人与女人在生理上存在很多差异,这些差异有的明显有的不明显。比如,不同性别患特定疾病的情况以及对某些药物的反应不同。这些与性别有什么关系呢?以色列Weizmann科学院的研究人员最近发现数千种人类基因在不同性别中表达的方式不一样。


本文转载自“中国生物技术网”。

众所周知,男人与女人在生理上存在很多差异,这些差异有的明显有的不明显。比如,不同性别患特定疾病的情况以及对某些药物的反应不同。这些与性别有什么关系呢?以色列Weizmann科学院的研究人员最近发现数千种人类基因在不同性别中表达的方式不一样。他们的发现表明,这些特定基因中的有害突变会在人群中以较高的频率累积,而这项研究解释了这是为什么。这些基因图谱的细节(发表在《BMC Biology》上)提供证据表明,男性和女性的进化有区别,但是又相互关联。


几年前,Weizmann科学院分子遗传学部的Shmuel Pietrokovski教授和Moran Gershoni博士想要弄清楚为什么某些人类疾病如此普遍。其中包括,有15%的夫妻被诊断为不孕不育,这表明削弱生育能力的基因突变传播得很广。这似乎有些矛盾:这种减少后代数量从而影响物种生存的基因突变应该很快被自然选择淘汰掉。Pietrokovski和Gershoni发现,与精子形成相关的基因突变一直存在,因为这种基因只在男性体内表达。这种只影响一半人群的基因突变,无论多么有害,都可以自由地被一代一代地传下去。

在目前的研究中,研究人员扩大分析范围,分析了大量在不同性别体内表达方式不同的基因,尽管这些基因可能对生育没有影响。为了发现这些基因,科学家们求助于GTEx项目,这是一个非常大型的人类基因表达研究项目,记录了550位成年捐献者的大量器官和组织的基因表达。该项目使得研究人员首次绘制出了具有性别差异的人类基因谱系结构图。

Pietrokovski和Gershoni分析了大约20000个蛋白质编码基因,根据性别分类,并寻找这些基因在每个组织中表达的差异。他们最终发现有6500种基因在至少一种组织中对于不同性别的表达方式是不同的。比如,他们发现,有的基因在男性皮肤中表达程度比女性高很多,而这些基因与体毛的生长相关。肌肉生长的基因表达程度也在男性体内更高,而脂肪存储的基因表达程度则在女性体内更高。


图像来源:论文

另一种不同

研究人员们又分析了突变积累的趋势,以确定自然选择是否对这些有性别差异的基因造成压力。也就是说,有害的基因突变在人群中的被容忍程度。事实上,研究人员发现,对于这类基因来说,自然选择的效果不是那么明显。Gershoni说:“基因对于性别的特异性越强,那么自然选择对它的作用就越弱。另一个区别在于:对于男性来说,自然选择的作用更弱。”尽管他们没有完全解释这种差异,但是他们提到了性别进化的理论,这个理论于上世纪30年代首次提出。Pietrokovski解释说:“对很多物种来说,雌性只能产生数量很有限的后代,而在理论上,雄性则可以产生多得多的后代,所以,物种的生存更加取决于雌性的数量。因此,自然选择对于那些只对雄性有害的突变便放松警惕。”

除了性器官外,研究人员还在乳腺中发现了一些与性别相关的基因,这其中有大约一半的基因在男性体内表达。因为男性并没有哺乳能力,所以科学家们推测这些基因的作用是抑制泌乳。

研究人员还发现,有的基因只在女性左心室中表达出来。其中一种与钙摄入相关的基因在年轻女性体内表达程度非常高,但是会随着年龄增长而急剧下降,科学家认为这些基因一直活跃到女性绝经,能够保护心脏,但是一旦这些基因停止活动,那么女性患心脏病和骨质疏松症的风险就会大大增加。然而另一种主要在女性体内表达的基因却在大脑中活跃,尽管人们尚不清楚它的功能,但是科学家们认为它能够保护神经元,防止人们患帕金森症,而这种疾病在男性群体中更加普遍。研究人员还发现女性肝脏中的一种基因表达,它能够调节药物代谢,这为药物在性别之间的差异性提供了分子层面的证据。

Gershoni说:“所有人体内基本的基因组几乎是一样的,但是在不同人体内这些基因被使用的方式不同。因此,考虑到性别差异时,我们会发现进化常常会对基因表达的水平产生影响。” Pietrokovski补充说:“与性别差异相关的基因突变更容易被传递下去,包括那些影响生育的基因突变。从这个角度来看,男性和女性所经受的自然选择压力至少在某种程度上是不同的,所以人类的进化应该被视作为两个性别的共同进化。但是研究还强调,我们需要进一步地理解这些导致疾病或影响治疗的基因在不同性别中的差异。”

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