從基因組比對(duì)到SNP分析 全面解析藏族人群遺傳學(xué)
日期:2010-11-03 13:40:10
在今年7月,來自深圳華大基因研究院,加州大學(xué)伯克利分校,華南理工大學(xué)等處的研究人員通過對(duì)漢族和藏族的基因比對(duì)分析解釋高原適應(yīng)性進(jìn)化,發(fā)現(xiàn)藏族人群特有的“EPAS1”基因不同于漢族人群,它阻止了藏族人血紅蛋白濃度的過度升高,降低了各種高原性疾病發(fā)生的可能性。這一研究成果公布在Science雜志上。
西藏高原是人類居住的最為極端的環(huán)境之一。當(dāng)生活在低海拔地區(qū)的人來到該地區(qū)的時(shí)候,由于他們的身體內(nèi)缺乏氧氣而會(huì)引起高原反應(yīng),這種反應(yīng)可能會(huì)發(fā)展成為致命性的心臟或腦子的炎癥。 更好地了解身體對(duì)低氧的反應(yīng)對(duì)治療高原反應(yīng)以及其他的與低氧血癥有關(guān)的疾病具有重要的意義
在這篇文章中,研究人員通過將50個(gè)藏族人與低海拔漢族人群、高加索人群的基因進(jìn)行比對(duì)后發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)了藏族人群適應(yīng)高原環(huán)境的關(guān)鍵基因。研究顯示,一系列基因在藏族人群的高原適應(yīng)中發(fā)揮作用,其中“EPAS1”基因可能起著關(guān)鍵作用。藏族人群特有的“EPAS1”基因不同于漢族人群,正是這種遺傳基因阻止了藏族人血紅蛋白濃度的過度升高,降低了各種高原性疾病發(fā)生的可能性。由于“EPAS1”基因與缺氧及血紅蛋白生成密切相關(guān),對(duì)這一基因的研究還有可能對(duì)某些血液性疾病的治療帶來突破,并且還可應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)員的篩選等方面。
之后來自復(fù)旦大學(xué)現(xiàn)代人類學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員對(duì)西藏地區(qū)的居民進(jìn)行了有史以來最大規(guī)模的采樣,通過線粒體的研究比較對(duì)西藏地區(qū)居民進(jìn)行了“基因普查”,首次揭示了西藏地區(qū)居民的來源。
研究人員通過對(duì)線粒體的全測序,根據(jù)線粒體上總體積累的變化構(gòu)建詳細(xì)的進(jìn)化譜系,并以此來確定西藏地區(qū)居民的來源以及演變,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),西藏居民最早來自于北亞人群,最早進(jìn)入西藏的人群非常接近蒙古和布里亞特(即貝加爾湖區(qū)域)等地區(qū)的北方人群。大約在3萬年前至2萬年前進(jìn)入西藏。由于2萬年前到1萬2千年前之間是全球冰川期的頂峰,全球的大部分山頂都被冰雪覆蓋,北溫帶的北部也被厚厚的冰原覆蓋,由此當(dāng)時(shí)大部分地區(qū)都被冰川包裹的西藏,完全不適合人類居住。只有拉薩附近的雅魯藏布江邊的藏南河谷地區(qū)由于海拔較低,形成了一個(gè)與世隔絕的綠洲,成為這一人群的“諾亞方舟”。而在冰川期結(jié)束后,才有第一批后來的東亞人進(jìn)入西藏,形成了現(xiàn)在的混合人群。
在此次調(diào)研中發(fā)現(xiàn),有幾個(gè)特殊的線粒體類型只有在西藏地區(qū)才有。但科學(xué)家表示這些類型的來源,究竟是在西藏地區(qū)經(jīng)過多年發(fā)展以后形成的,還是原本很普遍但是其他地區(qū)消失了只在西藏地區(qū)才得以保存,目前還不是很清楚,需要進(jìn)一步研究。根據(jù)此次調(diào)研結(jié)果,課題組還將對(duì)西藏地區(qū)居民的高原適應(yīng)性進(jìn)行基因調(diào)查,也許可以發(fā)現(xiàn)為何當(dāng)?shù)鼐用駭y帶氧的效率更高,而且更適應(yīng)高原的生活。調(diào)查還發(fā)現(xiàn),西藏山南地區(qū)的民族與藏族完全不同,是從云南西北地區(qū)遷移進(jìn)西藏的,并沒有通過青藏高原遷移,而且基因的多樣性非常低,這將為疾病基因的研究帶來更多的便利。
近期來自中科院昆明動(dòng)物研究所,美國哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員對(duì)藏族高海拔適應(yīng)性的遺傳學(xué)機(jī)制開展了系統(tǒng)的研究。這一結(jié)果從分子水平初步揭示了藏族高原適應(yīng)的遺傳學(xué)機(jī)制。研究結(jié)果發(fā)表于國際知名刊物Molecular Biology and Evolution上。
現(xiàn)代人大約10萬年前走出非洲并擴(kuò)散到世界各地,他們?cè)谑非斑w徙的過程中會(huì)面臨新環(huán)境的生存挑戰(zhàn)。世襲在青藏高原的藏民族對(duì)高原缺氧的環(huán)境具有很好的適應(yīng)力,但其適應(yīng)的遺傳機(jī)制長期以來一直是未解之謎。
中科院昆明動(dòng)物研究所宿兵研究員課題組和西藏大學(xué)以及美國哈佛醫(yī)學(xué)院的科研人員合作,對(duì)藏族高海拔適應(yīng)性的遺傳學(xué)機(jī)制開展了系統(tǒng)的研究。經(jīng)過全基因組單核苷酸序列多態(tài)(SNP)芯片掃描,他們發(fā)現(xiàn)EPAS1和EGLN1這兩個(gè)低氧相關(guān)基因在藏族人群中有很強(qiáng)的自然選擇信號(hào),且與漢族在單倍型頻率上表現(xiàn)出很大的差異。通過對(duì)EPAS1基因的全測序分析,發(fā)現(xiàn)這個(gè)基因在藏族人群中發(fā)生了很強(qiáng)的自然選擇,選擇時(shí)間大約至少1.8萬年以上。這一結(jié)果從分子水平初步揭示了藏族高原適應(yīng)的遺傳學(xué)機(jī)制。
這些成果對(duì)于解析藏族這一神秘的民族具有重要的意義,相信隨著生物技術(shù)的發(fā)展,以及遺傳學(xué)分析手段的進(jìn)步,越來越多的相關(guān)奧秘將被揭曉。