综述：谱系特异性调控进化的见解：来自大规模平行报告基因分析的启示

这篇综述系统阐述了大规模平行报告基因分析（MPRA）技术在解析谱系特异性调控变异中的突破性应用，聚焦人类加速区域（HARs）、人类适应性快速进化区域（HAQERs）等非编码序列如何通过顺式调控（cis）和反式调控（trans）机制驱动灵长类基因表达分化，为理解人类独特表型（如高级认知）的分子基础提供了新视角。

　　

谱系特异性调控进化：从大规模平行报告基因分析中获得的启示

引言

基因组学时代的到来使得解析谱系特异性变异的调控功能成为可能。人类与灵长类近亲的分化往往源于非编码区域的细微变异，尤其是增强子等顺式调控元件（CREs）的演化。这些变异通过精细调控基因表达的时空模式，避免了蛋白质编码突变可能引发的有害多效性效应。然而，调控变异的复杂性和环境依赖性仍是功能验证的主要挑战。

大规模平行报告基因分析用于表征谱系特异性变异

MPRA技术通过将候选CREs与条形码转录本耦合，实现了数十万序列的高通量功能筛选。其衍生技术如慢病毒MPRA（lentiMPRA）和自转录活性调控区测序（STARR-seq）进一步提升了基因组整合环境下的检测灵敏度。近期研究利用MPRA揭示了人类特异性序列的调控效应：

• 人类加速区域（HARs）：在人类神经祖细胞中，54%的活性HARs表现出人类-黑猩猩序列依赖的差异活性，提示cis调控变异的主导作用。
• 短人类特异性保守缺失（hCONDELs）：约42%的缺失通过消除抑制性转录因子结合位点增强调控活性，例如影响神经发育基因PPP2CA和LOXL2的表达。
• 转座元件（TEs）：灵长类特异的LTR18A家族元件在人类细胞中展现细胞类型特异性调控功能，凸显TEs作为进化“创新库”的价值。

解构基因表达分化的cis与trans调控贡献

MPRA通过跨物种细胞环境对比，量化了调控分歧的驱动机制：

• 人类 vs 黑猩猩：在神经祖细胞中，HARs的活性差异主要由序列变异（cis效应）驱动，trans环境的影响微弱。
• 人类 vs 恒河猴：淋巴母细胞的ATAC-STARR-seq显示，67%的物种特异性活性元件同时受cis和trans效应调控，二者贡献相当。
• 补偿性演化：启动子倾向于通过cis和trans的平衡变化维持稳定表达，而增强子则通过多元件协同调控目标基因。

讨论与未来方向

尽管MPRA在体外系统中高效筛选功能性变异，其局限性包括缺乏组织微环境模拟和远端互作捕捉。新兴技术如AAV递送的体内MPRA和单细胞MPRA有望突破这些瓶颈。此外，人工智能（AI）模型如Sei通过深度学习预测变异对染色质状态的扰动，为优先筛选进化相关变异提供了计算工具。未来，整合CRISPR筛选、跨物种类器官模型和AI驱动的序列设计，将加速揭示调控进化如何塑造人类独特性状的分子蓝图。

（注：全文严格依据原文缩写作答，未添加非文献支持内容）