精子保持基因组稳定性的秘密

2020-03-04 绿谷生物 Cell
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在Cell上发表了一篇题为"Widespread Transcriptional Scanning in the Testis Modulates Gene Evolution Rates"的研究,揭示了广泛的转录扫描如何调控睾丸中的基因表达和进化。

 
睾丸是所有哺乳动物器官中表达基因数量最多的,这一发现长期以来一直困扰着分子生物学家。研究人员关于人类和小鼠精子发生的单细胞转录组数据表明,这种广泛的转录通过一种我们称之为转录扫描的机制纠正DNA损伤,从而在雄性生殖系中维持DNA序列的完整性。
 
研究人员发现,在精子发生过程中表达的基因在转录链上的突变率较低,种群多样性较低。此外,在精子发生过程中,基因表达水平可以调节这种效应。在他们的模型中,未表达的基因无法从转录扫描中获益,它们在进化的时间尺度上分化得更快,并在感官和免疫防御功能上得到丰富。
 
总的来说,该研究表明:1)睾丸中表达的基因降低了种系突变率;2)生殖系突变特征是由精子发生的基因表达水平调节的;3)在精子发生过程中未表达的基因因其快速进化的功能而被得到富集;4)TCR产生的种系突变签名遵循"3'-嘧啶规则"。
 
研究人员认为转录扫描可以形成种系突变特征,并以基因特异性的方式调节突变率,保持大部分基因的DNA序列完整性,但允许在特定的子集中进行更快的进化。

ItaiYanai et al. Widespread Transcriptional Scanning in the Testis Modulates Gene Evolution Rates. Cell. 2020. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.12.015