华大基因等Science文章解析基因组比对

　　

生物通报道：来自纽约大学医学院，深圳华大基因研究院，中科院昆明动物研究所等处的研究人员进行了两种蚂蚁：Camponotus floridanus和Harpegnathos saltator的基因组比对，从而为研究衰老和行为的表观遗传学建立了新的实验模型。这一研究成果公布在上周出版的Science杂志上。

参与这一研究的包括中国深圳华大基因研究院王俊博士，亚利桑那州大学昆虫学家Jürgen Liebig，纽约大学Danny Reinberg博士（张毅博士的导师，见十大顶级科学家张毅2010最新Nature文章），以及宾夕法尼亚大学医学院的女科学家Shelley L. Berger等。

今年一月，Science杂志公布了膜翅目昆虫金小蜂的基因组序列，这些昆虫常常被认为是膜翅目昆虫的“实验用大鼠”，这些膜翅目昆虫包括黄蜂、蜜蜂和蚂蚁。

在最新的这篇文章中，研究人员公布了Camponotus floridanus和Harpegnathos saltator蚂蚁的序列，并进行了比对，研究人员发现不同等级的蚂蚁有着相同的基因蓝图，但它们会因为影响其基因表达的“表观遗传学”的变化而发育成为完全不同的个体。

在佛罗里达弓背蚁（ Camponotus floridanus）的群体中，只有蚁后才会产下受精卵；当该蚁后死亡时，该蚂蚁的群体也随之死亡。 该蚁群中的其它蚂蚁或是主要工蚁或是次要工蚁，它们有着不同的生理学和行为学差异。 相反，在印度跳蚁(Harpegnathos saltator) 的群体中，蚁后与工蚁的身体差别没有那么明显，而且在蚁后死亡时，某个工蚁会进而成为蚁后。

研究人员对这两种蚂蚁的基因组进行了测序，并对基因表达进行了比较，发现了可能与诸如RNA介导的信号转导和甲基化等基因调节的表观变化有关的差异。研究人员认为，这一研究除了对造成这两种蚂蚁的不同等级间存在分子差异的原因提供了线索之外，它还建立了一个研究衰老和行为的表观遗传学的新的实验模型。

蚂蚁基因组是华大基因启动的“千种动植物基因组计划”一期项目之一。截至目前，华大基因已与合作者启动了数量为百余种的动植物基因组测序分析一期项目，其中过半项目已经完成或接近尾声。除蚂蚁基因组外，大熊猫和黄瓜基因组研究成果已在《自然》及其系列杂志上发表。

深圳华大基因研究院在基因组测序方面获得许多突出的成果，比如在世界上首次完成汉族人基因组测序，近期这一优秀的团队也接连发表了许多基因组测序结果。

本月深圳华大基因研究院，加州大学伯克利分校，华南理工大学等处的研究人员通过对汉族和藏族的基因比对分析解释高原适应性进化，发现藏族人群特有的“EPAS1”基因不同于汉族人群，它阻止了藏族人血红蛋白浓度的过度升高，降低了各种高原性疾病发生的可能性。这一研究成果公布在Science杂志上。

西藏高原是人类居住的最为极端的环境之一。当生活在低海拔地区的人来到该地区的时候，由于他们的身体内缺乏氧气而会引起高原反应，这种反应可能会发展成为致命性的心脏或脑子的炎症。 更好地了解身体对低氧的反应对治疗高原反应以及其他的与低氧血症有关的疾病具有重要的意义。

在这篇文章中，研究人员通过将50个藏族人与低海拔汉族人群、高加索人群的基因进行比对后发现，发现了藏族人群适应高原环境的关键基因。研究显示,一系列基因在藏族人群的高原适应中发挥作用，其中“EPAS1”基因可能起着关键作用。藏族人群特有的“EPAS1”基因不同于汉族人群，正是这种遗传基因阻止了藏族人血红蛋白浓度的过度升高，降低了各种高原性疾病发生的可能性。由于“EPAS1”基因与缺氧及血红蛋白生成密切相关，对这一基因的研究还有可能对某些血液性疾病的治疗带来突破，并且还可应用于运动员的筛选等方面。

这一成果还发现了其它一些重要的高原适应相关基因，例如“EGLN1”基因、“FANCA”基因等共30个重要候选基因，这些基因可能在藏族人群的高原适应机制中发挥重要的作用，但是其明确的生理生化表型仍不是很确定。 （生物通：万纹）

原文摘要：

Genomic Comparison of the Ants Camponotus floridanus and Harpegnathos saltator

The organized societies of ants include short-lived worker castes displaying specialized behavior and morphology and long-lived queens dedicated to reproduction. We sequenced and compared the genomes of two socially divergent ant species: Camponotus floridanus and Harpegnathos saltator. Both genomes contained high amounts of CpG, despite the presence of DNA methylation, which in non-Hymenoptera correlates with CpG depletion. Comparison of gene expression in different castes identified up-regulation of telomerase and sirtuin deacetylases in longer-lived H. saltator reproductives, caste-specific expression of microRNAs and SMYD histone methyltransferases, and differential regulation of genes implicated in neuronal function and chemical communication. Our findings provide clues on the molecular differences between castes in these two ants and establish a new experimental model to study epigenetics in aging and behavior.