中科院、云南大学Nature子刊miRNA研究新成果

【字体: 时间:2012年10月25日 来源:生物通

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  近日来自中科院上海生命科学研究院计算生物学研究所、中国科学院研究生院和云南大学等机构的研究人员发表了题为“Evolution of the human-specific microRNA miR-941”的论文,揭示了一种特异性MicroRNA miR-941在人类进化中所起的作用。相关论文发布在10月23日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

  

生物通报道  近日来自中科院上海生命科学研究院计算生物学研究所、中国科学院研究生院和云南大学等机构的研究人员发表了题为“Evolution of the human-specific microRNA miR-941”的论文,揭示了一种特异性MicroRNA miR-941在人类进化中所起的作用。相关论文发布在10月23日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

来自中科院上海生命科学研究院计算生物学研究所的Philipp Khaitovich研究员和云南大学的俞海菁(Haijing Yu)副教授为这篇文章的共同通讯作者。

基因表达改变被认为是导致物种间表型差异,包括语言、工具制造能力及寿命延长等人类专有特征的一个重要基本原因。突变可以影响如转录因子(TFs)和microRNAs (miRNAs)等调控因子的表达或结构,从而导致成百上千的基因错误调控,因此也代表着人类表达进化的一个强有力的潜在机制。从前针对转录因子的研究证实了在肝脏和大脑中人类转录因子特异性表达存在极大的差异。这些研究表明转录因子表达的改变或可解释一些人类特异性的基因表达差异。

近期有研究表明在出生后大脑发育过程中人类特异性的转录物丰度变化与miRNA的改变相关联,进一步证实了以协同方式影响许多基因形成轨迹的转录调控因子的表达改变对于人类大脑发育可能有着更显著的影响。尽管这样的调控改变与人类表型进化的相关性还需要进一步研究确定,miRNA表达改变有可能对驱动人类和黑猩猩大脑之间基因表达差异起显著的作用。

在这篇文章中,研究人员探究了一种特异的microRNA ,miR-941,在人类进化中的作用。研究人员证实miR-941在人类谱系中最早出现是在100-600万年前,来自于一个进化上不稳定的串联重复序列。目前在人类它的拷贝数仍然保持多态性,显示出随迁出非洲拷贝数减少的趋势。miR-941出现伴随miR-941结合位点的加速丧失,有可能是为了逃避调控。

此外,研究人员进一步证实miR-941高水平表达于多能细胞中,在分化时受到抑制,并优先靶向hedgehog和胰岛素(insulin)信号通路中的基因,因此表明其在细胞分化中起重要作用。研究人员在大脑中检测到了miR-941调控的人类特异性效应,证实其影响了与神经递质信号传导有关的基因。

新研究揭示了miR-941进化不同寻常的特点,以及其与人类长寿和认知相关功能的潜在关联,表明miR-941在人类特异性表型进化中起重要作用。更为重要的是,miR-941的进化提供了一个新型转录后调控子快速出现的范例,为研究这一过程对于调控网络进化的影响提供了一个难得的机会。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

Evolution of the human-specific microRNA miR-941

MicroRNA-mediated gene regulation is important in many physiological processes. Here we explore the roles of a microRNA, miR-941, in human evolution. We find that miR-941 emerged de novo in the human lineage, between six and one million years ago, from an evolutionarily volatile tandem repeat sequence. Its copy-number remains polymorphic in humans and shows a trend for decreasing copy-number with migration out of Africa. Emergence of miR-941 was accompanied by accelerated loss of miR-941-binding sites, presumably to escape regulation. We further show that miR-941 is highly expressed in pluripotent cells, repressed upon differentiation and preferentially targets genes in hedgehog- and insulin-signalling pathways, thus suggesting roles in cellular differentiation. Human-specific effects of miR-941 regulation are detectable in the brain and affect genes involved in neurotransmitter signalling. Taken together, these results implicate miR-941 in human evolution, and provide an example of rapid regulatory evolution in the human linage.

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