张亚平院士研究组又发新文章 解析遗传机理

　　

生物通报道，昆明动物研究所张亚平院士研究组近期又出新成果，他们在慢性阻塞性肺病遗传机理研究取得进展，相关成果文章公布在The American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine上。

 

慢性阻塞性肺病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD)是一种以气流不可逆受限为特征的呼吸道疾病，多发于老年人中，目前排全世界死亡原因的第四位，对人类健康造成了极大危害。谷胱甘肽S转移酶P1(Glutathione S-transferase P1, GSTP1)为可溶性同功酶超基因家族成员之一，是代谢多种内源性或外源性化学物质，尤其毒性物质的重要解毒酶。GSTP1基因第5外显子内的基因多态rs1659，可导致所编码的异亮氨酸(Ile)替换为缬氨酸(Val)，并改变酶分子的空间构象，进而影响到酶与亲电子底物结合的特异性、稳定性及催化活性。由此导致氧化-抗氧化失衡，是COPD的潜在病理之一。然而目前有关GSTP1基因105位点与COPD的关系仍有争议。

 

 为进一步探讨这一问题，在张亚平院士指导下，云南大学博士研究生钟丽及昆明医学院第一附属医院呼吸内科的傅炜萍等人，收集了来自中国西南地区的汉族样本(327个病例和349个对照)，并对其I105V位点进行了扫描。

 

结果表明，在东亚群体中，I105V位点与COPD并无显著相关。这一结论也与此前大多数研究相符，而与近期Smolonska等人发表的一篇荟萃分析(meta analysis)的结果相反。进一步数据核查发现，该文错误地颠倒了两篇文献(Vibhuti et al.2007和Chan-Yeung et al.2007)中疾病组和对照组的数据。当这一错误得以修正后，得出了与张亚平院士研究组相同的结论。此外，此前所有的分析，都假设GSTP1基因是以显性模式发挥作用的，然而这一点实际并不明确。对已发表的15篇文献数据的重新分析表明，这一基因更有可能遵循隐形遗传模式。在隐性模式下，此位点在欧洲群体中与COPD显著相关，而在亚洲人群中未观察到任何显著相关性。该研究为解析COPD的遗传机理研究提供了新的视角。

 

其他两项新成果

来自中国科学院昆明动物研究所张亚平研究组的研究人员近期在基因研究方面获得了多项成果，成功分析了骨骼发育相关基因群的群体多态性，以及揭示中国家猪的一个人工驯化基因：毛色基因MC1R。这两项成果分别公布在《Human Molecular Genetics》和《Heredity》杂志上。

 

在第一篇文章中，研究人员通过系统分析了骨骼发育相关基因群的群体多态性，并与基因组中的其它基因进行比较，发现骨骼基因中的SNP位点在非洲人群和非非洲人群(东亚和欧洲人群)之间表现出很高的群体分化特征。这为了解现代人类形态分化的机制提供了重要线索。

 

 

直立行走是人类区别于猿类的重要特征，同时，现代人类也具有很高的表型多样性。这些形态的差异很大部分是由骨骼系统塑造而成的。例如不同人群在体型、骨密度、脸型等等方面都表现出巨大差异。但是，关于现代人类骨骼系统快速进化和相应的形态多样性形成的遗传机制目前尚不得而知。

 

为了揭开人类表型多样性的奥妙，研究人员系统分析了骨骼发育相关基因群的群体多态性，并与基因组中的其它基因进行比较，发现骨骼基因中的SNP位点在非洲人群和非非洲人群(东亚和欧洲人群)之间表现出很高的群体分化特征。值得注意的是，这一特点在可能影响基因功能的非同义替代突变中尤为突出，但东亚和欧洲人群之间并没有表现出此现象。有趣的是，骨骼基因中的高分化SNP在东亚人群和欧洲人群具有很高的衍生等位基因频率，但非洲人群中却没有。

 

他们的研究结果表明，很可能在人类走出非洲之后，骨骼基因在达尔文正选择作用的驱动下出现了功能变化，导致了人类骨骼系统的快速进化和相应的形态分化，以适应走出非洲后面临的新环境。他们的成果为了解现代人类形态分化的机制提供了重要线索。

 

另外一篇文章中，研究人员对中国土著家猪与野猪的MC1R基因进行了深入研究，发现瓶颈效应与人工选择共同导致了中国家猪MC1R基因的遗传多样性降低，而强烈的人工选择导致一个与黑色相关的突变在中国家猪中迅速固定。

 

驯化使家养动物的部分性状与其野生祖先相比发生了很大改变。一个典型的例子就是毛色的变化。野生动物的毛色一般会受到自然选择的压力，而具有隐蔽(保护色)、交流(如择偶)或生理调控等功能。

 

然而对于家养动物来说，自然选择压力放松并被驯化过程中强烈的人工选择压力取代，使得家养动物的毛色更多的用于满足人们的需要或喜好。这种表型的改变往往会在驯化目标基因上留下人工选择的分子足迹，通过比较该基因在家养动物与其野生祖先中的变异与多样性可以找到这种证据。尽管先前的研究发现，调控哺乳动物毛色的一个关键基因黑色素皮质素受体1基因(MC1R)在家猪与野猪中存在不同的进化模式，然而由于缺乏对驯化过程中群体事件(如奠基者效应)的分析和区分，未能提供充分的人工选择证据。

 

研究人员发现瓶颈效应与人工选择共同导致了中国家猪MC1R基因的遗传多样性降低，而强烈的人工选择导致一个与黑色相关的突变在中国家猪中迅速固定。

 

该结果提示，黑色家猪可能在早期驯化过程中受到了特殊偏好，这与中国古代祭祀中常用纯净黑色家猪作为牺牲的文化一致，表明MC1R是中国家猪的一个人工驯化基因。此研究不仅为揭示人工选择改变家养动物表型提供了强有力的分子证据，而且提出了一种区分瓶颈效应与人工选择作用的简单有效的策略，同时提供了一个中国古代文化偏好对家养动物人工选择造成影响的有趣范例。

（生物通 小茜）

Roche免费派送实时定量PCR技术指导手册 赶快点击索取

张亚平:中国最年轻的科学院院士

2003年评为中国科学院院士

中国科学院昆明动物研究所副所长

中国遗传学会动物遗传专业委员会主任

全国青联第十届委员会常务委员会委员

 

1986年毕业于复旦大学生物系，1991年获中国科学院昆明动物研究所博士学位，中国最年轻的院士——张亚平，他获得科学院院士的时候年仅37岁。

主要的工作包括：

在国内较早地、系统地开展动物分子系统学的研究，深入研究灵长类、食肉类、兔形类和啮齿类的进化，在国际上建立了较为全面的熊超科分子系统树。

 

探讨了东亚特别是中华民族的源流和人群的迁移与分化，提出了一些新观点；在对汉族人群的线粒体基因序列分析中，发现汉族人群中存在明显的地理分化，其基本特点是，南方群体间的差异较大，北方群体间的差异较小，且南方群体中保留有较北方更多的古老类型。

 

和瑞典研究小组一起证实，全世界的狗具有相同的遗传基础，都起源于东亚，之后才逐渐扩散到世界各地。Science曾将他们的论文作为封面文章发表。

 

系统地研究了我国许多濒危和非濒危物种的遗传多样性，发现遗传多样性的缺乏与物种濒危之间没有必然的对应关系。积极将理论成果用于帮助和指导遗传多样性保护的实践，如鉴定大熊猫的父系谱系，参与大熊猫的异种克隆研究，负责其中重构胚的分子鉴定。该成果为1999年国内十大科技新闻之一。

 

在脊椎动物中首次发现微进化时间范围内DNA异速进化的现象。对基因起源进化的研究，揭示了一些新基因的形成和基因的变异在生物适应进化中的意义。