新发现的罕见基因进一步揭示了男性脱发的原因

新发现的罕见基因进一步揭示了男性脱发的原因雄激素性脱发或男性脱发（MPHL）影响着30%到50%的50岁男性。大约80%的MPHL病例是由遗传因素引起的。在世界范围内，对MPHL遗传学基础的研究主要集中在常见变异上，确定了350多个基因位点，其中包括母亲遗传的与X染色体相关的雄激素受体基因。现在，由德国波恩大学医院领导的新研究不仅分析了常见的基因变异，还纳入了罕见的基因变异，以加深对该病的了解。这项研究的主要作者萨布丽娜-亨内（SabrinaHenne）说："这种分析更具挑战性，因为它们需要大量的队列，而且必须通过对受影响个体进行基因组或外显子组测序等方法，逐个碱基地获取基因序列。"这无异于大海捞针，因为从统计学上讲，只有少数人--甚至只有一个人--携带特定的变异体。"因此，我们采用了基于基因的分析方法，首先根据变异所在的基因对变异进行分类，"该研究的通讯作者斯特凡妮-海尔曼-海姆贝克（StefanieHeilmann-Heimback）说。研究人员从英国生物库中获取了72469名39至82岁男性的数据，利用测序核关联测试（SKAT）和GenRisk（GenRisk是一个开源的python软件包，提供了一个对罕见功能性遗传变异的影响进行建模的框架）对发生率低于1%的变异进行了研究。他们在五个基因中发现了罕见遗传变异：EDA2R、WNT10A、HEPH、CEPT1和EIF3F。根据对常见变异的分析，EDA2R和WNT10A已被认为是候选基因，但研究结果证实，它们作为罕见变异也发挥了作用。Heilmann-Heimbach说："我们的研究进一步证明了这两个基因的作用，而且是通过常见变异和罕见变异产生的。"同样，HEPH位于EDA2R和雄激素受体附近的一个遗传区域，在过去的遗传关联研究中，该区域与脱发的关系最为密切。"然而，HEPH本身从未被视为候选基因，"Henne说。"我们的研究表明，HEPH也可能在脱发中发挥作用。基因CEPT1和EIF3F位于尚未与男性脱发相关联的基因区域。因此，它们是全新的候选基因，我们假设这些基因中的罕见变异导致了遗传易感性。鉴于HEPH、CEPT1和EIF3F以前在毛发发育和生长中的作用，它们是非常可信的新候选基因"。研究结果还表明，已知会导致影响皮肤和毛发的罕见遗传性疾病（如外胚层发育不良）的基因也可能在MPHL的发病中发挥作用。还需要进一步的研究来调查MPHL罕见遗传变异和常见遗传变异之间的相互作用，以及罕见变异如何导致该病的发生。研究人员希望，他们的研究提供的更多信息将为患有遗传性脱发的男性带来更好的个性化治疗策略。该研究发表在《自然通讯》（NatureCommunications）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386187.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386187.htm

男性基因正在消失？两篇 Nature 揭示人类Y染色体的遗传奥秘……

男性基因正在消失？两篇Nature揭示人类Y染色体的遗传奥秘……不过近期，最新的“长读”测序技术终于揭示了贯穿一整条Y染的完整遗传信息，对数十条来自全球男性的Y染色体实现了全面、可靠地测序。这一艰巨、突破性的工作于今年8月发表在《自然》杂志。同行表示，它将指引我们探索性别基因、精子基因的作用机制，理解Y染色体的进化方式，以及分析它会否如预测那样在几百万年内消失。SRY引导男人长大大约六十年前，我们就已知道有种特殊的染色体决定人类和其他哺乳动物的出生性别。女性有一对X染色体，而男性有一条X染色体和一条体型小得多的Y染色体。Y染色体决定男性性别，因为它携带一种名为SRY的基因，该基因指导胚胎内细胞脊发育成睾丸。胚胎睾丸会产生雄性激素，进而引导男婴男性特征的发育。XX型胚胎没有Y染色体和SRY基因，因此相同的细胞脊会发育成卵巢。然后，雌性激素诱导女婴女性特征的发育。Y染色体是DNA垃圾场？如前文所述，相比X染色体和另外22种常染色体，Y染色体相当独特，体型很小，携带基因也很少——区区27个，要知道X染上有大约1000个基因。Y染色体基因包括SRY、少量指导精子生产的基因、一些似乎对生命至关重要的基因——这些基因里有不少是在X染色体上有对应者的。许多Y染基因（包括精子基因RBMY和DAZ）以多个拷贝形式存在。此外，如前文所述，DNA序列倒置、缺失的情况很常见。Y染色体还具备许多似乎对生物性状无贡献的DNA序列。此类“垃圾DNA”由高度重复序列组成，这些序列源自旧病毒的碎片、死亡基因以及碱基的简单重复。大量碱基重复序列占据了Y染色体的大部分；它们能结合荧光染料，让你通过显微镜看见它们存在。Y很奇怪Y染色体为什么如此独特？故事要从进化讲起。大量证据表明，1.5亿年前，X和Y只是一对普通染色体（鸟类和鸭嘴兽仍然如此），彼此并无差异，父母各提供一条——就像常染色体那样。后来，这对染色体上的SRY基因进化，定义了一个种新的原始Y染色体（proto-Y）。根据定义，这种原始Y染被永远限制于睾丸内，并且因大量细胞分裂和极少修复而发生一系列突变。原始Y染迅速衰退，每百万年失去约10个活跃基因，数量从原来的1000个减少到目前的区区27个。它一端的一个“伪常染色体（pseudoautosomal）”小区域保留了最初形式，与X染色体相同。关于这种衰退会否持续，学界有很大争论，因为按照这个速度，全人类的Y染将在几百万年内消失（就像啮齿动物已经遭遇的那样）。技术升级推动测序突破人类基因组的第一份草图于1999年完成。自那以后，科学家们成功对所有常染色体以及X染色体进行了测序（只留下少数缺漏）。他们使用短读长测序（short-readsequencing）技术来实现目标，具体操作包括将DNA切割成大约一百个碱基的小片段，然后像拼图一样重新组装它们。.Y染色体比X染色体小太多当然直到最近，新技术才有能力沿单个长DNA分子进行碱基测序，得到数千个碱基的长读片段。这些较长读段更容易区分，故而更容易组装。因此，科学家得以解析Y染色体上那些令人困惑的重复和环状结构。Y染变变变今年3月，美国国家人类基因组研究所的生物信息学家亚当·菲利普（AdamPhillippy）和端粒到端粒联盟（T2T）报道了除Y染色体外的人类基因组完整测序。当时，T2T联盟在社交媒体上表示，他们已经掌握了Y染序列。而眼下，正如他们于《自然》发表新文章所介绍的那样，Y染色体6200万碱基的复杂排列已被详尽解析，此前部分测序工作所缺漏的3000万碱基信息也给补上了。菲利普等人在《自然》上不只发了一篇文章，另一份同时见刊的工作对来自世界各地21个不同群体男性的43条Y染色体进行了测序，旨在采样人类的遗传变异。测序43条Y染后，研究团队发现，它们的遗传差异很大。团队成员之一查尔斯·李（CharlesLee）表示：我很惊讶于Y染色体上某些基因的拷贝数差异。举个例子，A男性的Y染色体有23个名为TSPY的基因拷贝，该基因被认为与精子形成有关，B男性的Y染色体却有39个TSPY拷贝。此外，他们还发现Y染色体大量重复区域的大小和组成存在差异。上图显示不同个体Y染色体尺寸的差异很大遗传学家马克·乔布林（MarkJobling，未参与工作）指出，Y染色体上的DNA组织和保守水平表明它并未退化至消失边缘。“这篇论文证实了Y染色体的基因内容本质上是保守的，Y染色体仍在退化并注定消失的想法被这一事实彻底击垮了。”目前尚不清楚这些变异会否影响男性的生育能力或其他特征。但知道它们的存在，为我们后续研究奠定了基础。研究人员现在可以开展大规模研究，挖掘Y染色体变异与健康问题的相关性，例如与Y染色体有关的膀胱癌。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1384955.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1384955.htm

新发现显示人类仍有长满毛发的基因

新发现显示人类仍有长满毛发的基因这种在不相关的血统中重新出现的特征就是科学家所说的趋同进化。在这种情况下，它在各个分支之间独立进化，包括人类毛发基因的变化。哺乳动物没有毛发的原因就像失去毛发的物种一样多种多样。对哺乳动物的进一步基因研究也可以让我们学到更多。例如，在大象身上，皮毛脱落是为了帮助它们更快地失去热量。像海豚这样的海洋哺乳动物失去毛发是为了让它们更圆滑，在水中的阻力更小。然而，对于人类来说，这可能是多种原因造成的--包括减少寄生虫和其他东西。研究人员更深入地挖掘，发现人类的毛皮基因仍然存在，但目前已经关闭。对于其他哺乳动物物种来说，这可能也是一样的。此外，研究人员说有大量的基因我们并不了解。它们有可能在毛发生长和维护方面发挥作用，就像人类的毛发基因一样，但我们并不确定。研究人员说，我们所知道的是，有一种方法可以确定不同特征的全球遗传机制。这里的主要启示是，当动物处于失去毛发的进化压力下时，编码毛发的基因变得远不那么重要，允许它进入休眠状态，停止为它可能正常产生的那种毛发提供养料。但是，了解到人类的毛发基因仍然存在于我们的遗传学中是很耐人寻味的，因为我们的物种已经很多年没有依赖毛发了。其他基因研究表明，科学家可以创造出低过敏性的猫，因此更多地了解控制动物皮毛和毛发生长的各种毛发基因也可以帮助这项研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339985.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339985.htm

金毛寻回犬的长寿基因与人类癌症基因有关

金毛寻回犬的长寿基因与人类癌症基因有关性格外向、值得信赖、乐于助人，而且相对容易训练。这些特点使金毛寻回犬深受狗主人的喜爱。遗憾的是，自然发生的癌症是宠物狗的主要死因，而在这方面金毛寻回犬是短板，死于癌症的几率高达65%。加州大学戴维斯分校的研究人员研究了金毛寻回猎犬的基因构成，以确定某些遗传因素是否有助于它们的生存。不过，他们研究的不是与癌症有关的基因，而是与长寿有关的基因。这项研究的第一作者和通讯作者罗伯特-雷布洪（RobertRebhun）说："我们认为，大多数金毛寻回犬都有患癌症的遗传倾向，但如果它们中的一些能活到14、15或16岁，我们就认为可能有另一种遗传因素在帮助它们减轻不良基因的影响，而让我们眼前一亮的基因就是HER4。"HER4又称ERBB4，是人类表皮生长因子（EGF）受体家族的成员。它与HER2属同一家族，HER2是众所周知的使癌细胞快速生长的人类基因。300多只金毛寻回犬参与了这项研究。研究人员比较了14岁时还活着的狗和12岁前死去的狗的血液样本中的DNA。他们发现，带有HER4基因某些变体的狗平均存活时间更长，能活到13.5岁，而没有这种基因的狗只能活到11.6岁。这项研究的共同通讯作者丹尼卡-班纳施（DanikaBannasch）说："将近两年的时间对于一只狗的寿命来说是一个重大的差别。我们难道不希望自己心爱的宠物多活两年吗？金毛狗的两年寿命大约可延长15-20%，相当于人类的12-14年。"研究人员还发现，与雄性狗相比，基因变异似乎对雌性狗的寿命最为重要。HER4已被证明能与雌激素等荷尔蒙相互作用，还可能在处理环境毒素方面发挥作用。这些发现只是金毛寻回犬更易患癌症的原因之谜的一部分。Bannasch说："这其中可能涉及许多基因，但与长寿有关的基因同时也是癌症的相关基因，这让我们非常感兴趣。因为狗会患上许多与人类相同类型的癌症，所以这一发现对我们来说也很重要。"Rebhun说："如果我们发现HER4中的这种变异在金毛寻回犬癌症的形成或发展过程中起重要作用，或者它实际上能改变这种癌症易感人群的癌症风险，那么这可能会被用于人类未来的癌症研究中。"研究人员的下一步工作是对更大的金毛寻回犬群体进行研究，观察研究结果是否可以重现，并发现这种基因变异是如何影响基因表达或功能的。这项研究发表在《GeroScience》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391209.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391209.htm

比人类基因组更复杂 甘蔗基因组图谱的绘制标志着一个科学里程碑

比人类基因组更复杂甘蔗基因组图谱的绘制标志着一个科学里程碑现代杂交甘蔗简介现代杂交甘蔗是地球上收获最多的作物之一，用于制造糖、糖蜜、生物乙醇和生物基材料等产品。它也拥有最复杂的基因蓝图。迄今为止，甘蔗复杂的遗传学使其成为最后一种没有完整和高度精确基因组的主要作物。科学家们开发并结合多种技术，成功绘制出甘蔗的遗传密码图。有了这张地图，他们就能验证抗褐锈病的具体位置，这种褐锈病如果不加以控制，就会对糖料作物造成毁灭性打击。研究人员还可以利用基因序列更好地了解糖类生产中涉及的许多基因。甘蔗遗传研究进展这项研究是美国能源部联合基因组研究所（JGI）社区科学计划的一部分，JGI是能源部科学办公室在劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的用户设施。该研究于3月27日发表在《自然》杂志上，基因组可通过JGI的植物门户网站Phytozome获取。"这是我们迄今为止完成的最复杂的基因组序列，"JGI植物项目负责人、哈德逊阿尔法生物技术研究所（HudsonAlphaInstituteforBiotechnology）研究员杰里米-施穆茨（JeremySchmutz）说。"这表明我们已经取得了很大进展。这种事情在10年前人们认为是不可能的。我们现在能够实现我们认为在植物基因组学领域不可能实现的目标"。甘蔗的基因组之所以如此复杂，一方面是因为它体积庞大，另一方面是因为它比一般植物含有更多的染色体拷贝，这一特征被称为多倍体。甘蔗有大约100亿个碱基对（DNA的组成单位）；相比之下，人类基因组大约有30亿个碱基对。甘蔗DNA的许多片段在不同染色体内部和之间都是相同的。因此，在重建完整基因蓝图的同时，正确重组所有小段DNA是一项挑战。研究人员将多种基因测序技术结合起来，包括一种新开发的名为PacBioHiFi的测序方法，这种方法可以准确确定较长DNA片段的序列，从而解决了这一难题。了解和利用甘蔗基因组有了完整的"参考基因组"，研究甘蔗就更容易了，研究人员可以将甘蔗的基因和通路与其他研究得比较透彻的作物（如高粱或其他感兴趣的生物燃料作物，如开关草和马齿苋）的基因和通路进行比较。通过与其他作物进行比较，可以更容易地了解每个基因是如何影响相关性状的，例如哪些基因在制糖过程中高度表达，或者哪些基因对抗病性很重要。这项研究发现，负责抵抗棕色锈病的基因只存在于基因组的一个位置，而棕色锈病是一种真菌病原体，曾给甘蔗作物造成数百万美元的损失。这张图片显示的是基因排序图（使用GENESPACE创建），它比较了相关植物物种的基因组组装情况。水平白线代表染色体，连接染色体的彩色编织线表示保守的基因块。这样，研究人员就能将研究得比较透彻的作物（如双色高粱，一种特殊的高粱）中的保守基因追踪到更复杂的基因组中，如野生甘蔗和栽培品种R570，从而更好地了解它们的功能。为了形成对比，上一行提供了R570先前的单倍体组合，其中基因组中的多个染色体拷贝被表示为一个单一的马赛克组合。图片来源：AdamHealey和JohnLovell/HudsonAlpha论文第一作者、HudsonAlpha公司研究员亚当-希利（AdamHealey）说："当我们对基因组进行测序时，我们填补了围绕褐锈病的基因序列空白。甘蔗基因组中有数十万个基因，但只有两个基因共同发挥作用，保护植物免受病原体的侵害。据我们所知，在所有植物中，以类似方式进行保护的情况屈指可数。更好地了解甘蔗的这种抗病性是如何起作用的，有助于保护其他面临类似病原体的作物。"研究人员对一种名为R570的甘蔗栽培品种进行了研究，几十年来，该品种一直被世界各地用作了解甘蔗遗传学的模型。与所有现代甘蔗栽培品种一样，R570也是由甘蔗驯化品种（产糖能力强）和野生品种（携带抗病基因）杂交而成的。对农业和生物能源的潜在影响该论文的最后一位作者、法国国际发展农业研究中心（CIRAD）甘蔗研究员安热莉克-德洪（AngéliqueD'Hont）说："了解R570的完整遗传图谱将使研究人员能够追踪哪些基因来自哪个亲本，从而使育种人员能够更容易地确定控制相关性状的基因，以提高产量。"改良未来的甘蔗品种在农业和生物能源领域都有潜在的应用前景。改进甘蔗的产糖方式可以提高农民的作物产量，在相同的种植面积上提供更多的糖分。甘蔗是生产生物燃料（尤其是乙醇）和其他生物产品的重要原料或起始材料。甘蔗压榨后剩下的残渣被称为甘蔗渣，是一种重要的农业残渣，也可被分解和转化为生物燃料和生物产品。联合生物能源研究所是伯克利实验室领导的能源部生物能源研究中心，该研究所的首席科技官布雷克-西蒙斯（BlakeSimmons）说："我们正在努力了解植物中的特定基因与下游生物质质量的关系，然后我们可以将生物质转化为生物燃料和生物产品。""有了对甘蔗遗传学的深入了解，我们就能更好地理解和控制植物基因型，从而生产出我们所需的糖类和蔗渣衍生中间体，实现与生物经济相关的规模化可持续甘蔗转化技术"。到目前为止，甘蔗复杂的遗传学使其成为最后一种没有完整和高精度基因组的主要作物。研究人员结合多种技术，成功绘制出甘蔗的DNA图谱，并确定了关键区域--包括与糖的生产和运输以及对褐锈病的抗病性有关的几个区域。甘蔗的参考基因组可用于帮助培育抗逆性更强的作物或提高糖产量，并可应用于农业和生物能源领域。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425662.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425662.htm

使我们成为人类的 "被删除"的基因

使我们成为人类的"被删除"的基因根据耶鲁大学、麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的研究人员领导的一项新研究，与其他灵长类动物的基因组相比，人类基因组所缺乏的东西可能对人类的发展至关重要，而在我们的进化史上所增加的东西也是如此。最近发表在《科学》杂志上的这项新发现，填补了人们对人类基因组历史性变化的认识的一个重要空白。虽然从不同物种的基因组中收集数据的能力的革命使科学家们能够确定人类基因组特有的添加物--例如对人类发展说话能力至关重要的一个基因--但人们对人类基因组中缺少的东西关注得较少。在新的研究中，研究人员利用对灵长类动物DNA的更深入的基因组研究表明，在我们的进化历史过程中，失去了大约10000比特的遗传信息--大多数小到只有几个碱基对的DNA--使人类与黑猩猩（我们最亲近的灵长类动物）有所不同。其中一些"被删除"的遗传信息与涉及神经元和认知功能的基因密切相关，包括一个与发育中的大脑中的细胞形成有关的基因。耶鲁大学的研究小组发现，这10000个缺失的DNA片段--它们存在于其他哺乳动物的基因组中--是所有人类共有的。作者说，这些基因缺失在所有人类中成为保守的事实证明了它们在进化中的重要性，表明它们赋予了一些生物优势。耶鲁大学医学院遗传学助理教授、该论文的资深作者StevenReilly说："通常我们认为新的生物功能必须需要新的DNA片段，但是这项工作向我们表明，删除基因代码可能导致深刻的后果，使我们成为一个独特的物种。"这篇论文是发表在《科学》杂志上的几篇论文之一，该项目是一个国际研究合作项目，通过比较当今存在的240种哺乳动物的DNA序列，对哺乳动物基因组的多样性进行分类。在他们的研究中，耶鲁大学的研究小组发现，在大多数其他哺乳动物物种的基因组中发现的一些基因序列，从小鼠到鲸鱼在人类中消失了。他们说，但其中一些删除并没有破坏人类的生物学，而是创造了新的基因编码，消除了通常会关闭基因的元素。这种遗传信息的删除所产生的效果相当于从"isn't"这个词中删除了三个字符--"n't"，从而创造了一个新词"is"。[这种删除]可以调整如何制造人类的指令的含义，有助于解释我们更大的大脑和复杂的认知。研究人员使用了一种叫做大规模并行报告者分析（MPRA）的技术，它可以同时筛选和测量物种之间成千上万的基因变化的功能。这些工具有能力让我们开始识别使我们作为一个物种独特的许多小分子构件。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358725.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358725.htm