“杰出引进人才”宿兵实验室又发新文章

该所“杰出引进人才”宿兵研究员领导的比较基因组学实验室通过对中国人群的研究，发现了一个同脑容量差异相关的单核苷酸序列变异(简称 SNP)。这项研究的解雇发表在新一期的《Human Molecular Genetics》杂志上，文章的第一作者是宿兵研究员指导的博士研究生王金凯。

　　

生物通报道：来自中科院昆明动物所得消息，该所“杰出引进人才”宿兵研究员领导的比较基因组学实验室通过对中国人群的研究，发现了一个同脑容量差异相关的单核苷酸序列变异(简称  SNP)。这项研究的结果发表在新一期的《Human Molecular Genetics》杂志上，文章的第一作者是宿兵研究员指导的博士研究生王金凯。

 

这个SNP存在于一个同大脑发育相关的基因－MCPH1中，是一个缬氨酸到丙氨酸的突变。这个SNP在人群中的等位基因频率约为36%。研究还发现，丙氨酸等位基因纯合个体的脑容量明显高于祖先型缬氨酸等位基因的纯合个体。进一步的分子进化分析表明，这个SNP并没有受到明显的正向选择作用。因此，人群中脑容量的差异可能是一个中性或受到较弱选择的表型。

 

在人类的起源中，大脑容量的增加和认知能力的提高是我们区别于非人灵长类的重要生物学特征。现代人的脑容量是我们的近亲－黑猩猩的三倍以上。增大的容量使得人类大脑具有更多的神经细胞和更复杂的神经网络。饶有兴趣的是，在人群中大脑容量也存在个体差异(1200－1600毫升)。前人的研究表明，人类脑容量的大小是受遗传影响的，并且同短时记忆等认知能力相关。然而，哪些基因对人群脑容量的差异有贡献并不知道。

 

这项研究是目前发现的第一个同人群脑容量差异相关的序列变异，将有助于阐明人类大脑演化以及人类中枢神经系统疾病的遗传学机制。

2007年，宿兵研究小组在对灵长类代表物种进行研究时，发现了一个快速进化的microRNA家族。研究的结果发表在《Genome Research》杂志上。

这个家族位于X染色体上，并在睾丸中优势表达。在灵长类的进化过程中，这个家族不断通过基因重复产生新的拷贝，且拷贝数在灵长类物种间存在差异。同时，这个家族的microRNA序列变异的速度明显高于基因组中已知microRNA基因的平均水平，从而导致一些物种特异的microRNA基因的产生。

之前的大量研究表明，在灵长类的进化中，与雄性生殖相关的蛋白编码基因由于受到很强的选择，进化速度很快。宿兵研究员实验室的研究结果证实，除蛋白编码基因以外，microRNA基因也会受到达尔文正选择的影响，发生快速的进化。这一研究结果将为我们更为全面地了解非蛋白编码基因的进化模式及其在功能进化中的作用提供崭新的视角。

microRNA是近年发现的在基因组中广泛存在的一类小的、非编码基因。它通过与mRNA中特定的互补位点结合来调节蛋白编码基因的表达和翻译，从而参与发育的精细调控等一系列重要的生命过程。目前，绝大多数已知的microRNA在序列上都很保守，表明其承担着重要的生物学功能。然而，基因组中也可能存在快速进化的microRNA,  并在新的表型和功能的产生中发挥作用。（生物通雪花）

宿兵研究员简介

宿兵，中国科学院知识创新工程比较基因组学学科带头人； 中科院“****”引进人才，理学博士，研究员，博士生导师；中科院昆明动物研究所细胞与分子进化重点实验室主任；美国辛辛那提大学助理教授；复旦大学生命科学院客座教授；从事灵长类比较基因组学及现代人类起源和迁徙的研究。已在《Science》、《Nature Reviews Genetics》、《PNAS》、《American Journal of Human Genetics》、《Human Molecular Genetics》和《Molecular Biology and Evolution》等国际核心刊物上发表论文40余篇。曾获中国科学院自然科学奖一等奖（1996）；云南省自然科学一等奖（2002） 和教育部科技进步一等奖（2003）。

---

研究方向：

人类的起源是生命进化的奇迹，也是长期以来生命科学领域受到广泛关注的重大课题之一。人类区别于非人灵长类最为显著的特征是人类发达的大脑。大脑容量急剧增加和认知能力的巨大飞跃是人类起源的关键所在。然而，导致人类这一根本性变化的遗传学机制尚不清楚。

我们采用DNA芯片、DNA序列分析、基因组文库构建和转基因动物等方法，比较人类和非人灵长类大脑认知功能区（如前额叶区）基因表达的差异；探讨在灵长类大脑发育中起关键作用基因和基因家族的分子演化模式和规律。

另一方面，我们还开展对人类起源和史前迁徙的分子考古学研究。采用古DNA分析的方法对人类化石和遗骸进行研究，探索东亚现代人起源的方式，重建其史前迁徙的路线，了解人类群体遗传结构的历史变迁及其与人群文化、语言分化以及人类遗传疾病的关系。

近期研究课题：

　　1.人类和非人灵长类大脑前额叶学习、记忆功能区基因表达谱的研究。

　　2.  人类和非人灵长类大脑快速进化基因的研究。

　　3.  东亚现代人起源和史前迁徙的研究。

　　4.灵长类基因组文库的构建与灵长类基因组的演化研究。

　　5.人类中枢神经系统疾病的遗传学基础研究。

 

文中两篇文章的检索信息及摘要：

 

 

Human Molecular Genetics Advance Access published online on January 19, 2008
Human Molecular Genetics, doi:10.1093/hmg/ddn021

A common SNP of MCPH1 is associated with cranial volume variation in Chinese population

Jin-kai Wang^1,3, Yi Li² and Bing Su^1,*

¹ State Key Laboratory of Genetic Resources and Evolution, Kunming Institute of Zoology and Kunming Primate Research Centre, Chinese Academy of Sciences, Kunming, PR China ² Department of Biochemistry, Qujing Normal University, Qujing, PR China ³ Graduate School of Chinese Academy Sciences, Beijing, PR China

^* Corresponding author: Bing Su, Kunming Institute of Zoology and Kunming Primate Research Center, Chinese Academy of Sciences, 32 East Jiao-Chang Rd., Kunming 650223, Yunnan, China. Tel: [phone]; Fax: [phone]; Email: [e-mail]

Received November 17, 2007; Revised December 23, 2007; Accepted January 16, 2008

The microcephaly genes are informative in understanding the genetics and evolution of human brain volume. MCPH1 and ASPM are the two known microcephaly causing genes that were suggested undergone recent positive selection in human populations. However, previous studies focusing only on the two tag SNPs of MCPH1 and ASPM failed to detect any correlation between gene polymorphisms and variations of brain volume and cognitive abilities. We conducted an association study on eight common SNPs of MCPH1 and ASPM in a Chinese population of 867 unrelated individuals. We demonstrate that a nonsynonymous SNP (rs1057090, V761A in BRCT domain) of MCPH1 other than the two known tag SNPs is significantly associated with cranial volume in Chinese males. The haplotype analysis confirmed the association of rs1057090 with cranial volume, and the homozygote males containing the derived alleles of rs1057090 have larger cranial volumes compared with those containing the ancestral alleles. No recent selection signal can be detected on this SNP, suggesting that the brain volume variation in human populations is likely neutral or under very weak selection in recent human history.

 

Published online before print April 6, 2007
Genome Research, DOI: 10.1101/gr.6146507

Rapid evolution of an X-linked microRNA cluster in primates

Rui Zhang1,2,3, Yi Peng1,2, Wen Wang1, and Bing Su1,2,4

1 Key Laboratory of Cellular and Molecular Evolution, Kunming Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650223, China; 2 Kunming Primate Research Center, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650223, China; 3 Graduate School of Chinese Academy Sciences, Beijing 100039, China

MicroRNAs (miRNAs) are a growing class of small RNAs (about 22 nt) that play crucial regulatory roles in the genome by targeting mRNAs for cleavage or translational repression. Most of the identified miRNAs are highly conserved among species, indicating strong functional constraint on miRNA evolution. However, nonconserved miRNAs may contribute to functional novelties during evolution. Recently, an X-linked miRNA cluster was reported with multiple copies in primates but not in rodents or dog. Here we sequenced and compared this miRNA cluster in major primate lineages including human, great ape, lesser ape, Old World monkey, and New World monkey. Our data indicate rapid evolution of this cluster in primates including frequent tandem duplications and nucleotide substitutions. In addition, lineage-specific substitutions were observed in human and chimpanzee, leading to the emergence of potential novel mature miRNAs. The expression analysis in rhesus monkeys revealed a strong correlation between miRNA expression changes and male sexual maturation, suggesting regulatory roles of this miRNA cluster in testis development and spermatogenesis. We propose that, like protein-coding genes, miRNA genes involved in male reproduction are subject to rapid adaptive changes that may contribute to functional novelties during evolution.