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Nature兩篇文章聚焦器官發育中的基因表達變化

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Nature兩篇文章聚焦器官發育中的基因表達變化

發布日期:2019-07-03 作者: 點擊:

在19世紀,著名生物學家、比較胚胎學之父馮•貝爾(Karl Ernst Von Baer)曾經提出,不同脊椎動物的早期胚胎是極其相似的。在發育的早期,人們很難將哺乳動物的胚胎區分開。

海德堡大學分子生物學中心的負責人Henrik Kaessmann表示:“利用現代的分子方法,18岁末成禁止观看第一次證明了19世紀的這個假設。”他認為,區分不同物種的器官性狀直到發育後期才開始出現。

基因表達的變化

在第一項研究中,Kaessmann及其同事選擇了7種動物作為研究對象,分別是人類、恒河猴、小鼠、大鼠、兔、負鼠和原雞(red junglefowl)。他們檢測整個發育過程中7個不同器官的基因表達,包括大腦、小腦、心髒、腎髒、卵巢、睾丸和肝髒。

研究人員對這些轉錄組數據開展主成分分析(PCA),發現它們首先是按照器官來源的胚層分組的,然後是根據發育階段和物種分組的。

研究人員報告稱,每個器官中79%-91%的蛋白質編碼基因在表達上呈現出時間差異。他們還指出,對於每個物種,隻有一個器官中6%-15%的基因是在發育中動態變化的基因。

在比較各個物種的基因表達模式時,研究人員發現,不同動物的相應發育階段呈現出相似的基因表達。在發育後期,他們注意到器官特異性的基因表達增加,而細胞分裂和形態發生的基因表達減少。

在個體基因水平上,他們進一步了解到發育軌跡有時因物種而異。大腦表現出最小的軌跡變化,隻有11%,而肝髒和睾丸表現出最大的變化,分別為23%和27%。基於此,研究人員認為促成器官形成的基因表達變化在發育後期變得更加明顯。

lncRNA的變化

在第二項研究中,Kaessmann領導的研究團隊利用相同的轉錄組數據集,研究了不同物種的長鏈非編碼RNA在器官發育過程中的發育動態。

研究人員總共鑒定出15,000-35,000個候選lncRNA,代表了大約一半的人和小鼠lncRNA和反義轉錄物以及新穎的lncRNA。他們指出,大多數的lncRNA是物種特異性的。與蛋白質編碼基因不同,隻有一部分lncRNA呈現出發育動態的表達。

不過,研究人員指出,這些發育動態的lncRNA更接近蛋白質編碼基因,它們往往更長,並含有更多的外顯子。超過四分之三的發育動態lncRNA被認為具有功能影響,而CRISPR幹擾分析表明其中大多數參與了細胞增殖。

到發育的後期,研究人員發現廣泛表達的保守lncRNA逐漸轉變為譜係和器官特異性的lncRNA,這一點與蛋白質編碼基因相似。他們指出,這表明lncRNA在器官發育的各個階段均有貢獻。(生物通 薄荷)

原文檢索

Gene expression across mammalian organ development
Nature (2019)

Developmental dynamics of lncRNAs across mammalian organs and species
Nature (2019)


本文網址:http://www.chinayuwo.com/news/460.html

關鍵詞:基因表達

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