简单调控遗传互作的适应度景观揭示普遍杂合子优势并支持稳定多态性

这篇研究通过生物物理（热力学）模型揭示了转录因子（TF）与顺式调控结合位点（cis）互作中普遍存在的杂合子优势现象。研究发现当表型最优值位于两种纯合子表型之间时，杂合子表现出适应性优势，能在49-75%的环境条件下维持稳定多态性（包括TF多态性和33-55%的cis位点共多态性）。该模型为理解环境异质性中调控多态性的储存效应提供了新视角。

　　

亮点

• 调控遗传互作中杂合子优势普遍存在

• 表型最优值介于纯合子之间时触发稳定多态性

• TF多态性覆盖49-75%环境条件，cis共多态性达33-55%

方法

采用生物物理模型量化TF与cis位点的分子互作（详见附录A），通过高斯适应度函数构建基因型-表型-适应度（G-P-F）景观。模型参数包括：

• TF剂量（[TF]_sat）

• 结合亲和力（m=0为最大结合）

• 位点复杂度（n-bit字符串）

基因型适应度景观特征

三维景观显示：

1. TF剂量景观：杂合子在高表达阈值附近形成"适应性山脊"

2. TF结构景观：中低复杂度（n≤6）时显性效应显著

3. cis位点景观：多态性随结合能ΔG_bind梯度变化

讨论

1. 分子复杂性悖论：虽然复杂度不影响多态性模式，但遗传负荷与分子复杂度呈负相关（r=-0.82，p<0.01），提示复杂调控网络可能通过降低遗传负荷进化。

2. 环境储存效应：杂合子优势可作为"进化缓冲器"，在环境切换期维持多态性库。

3. 实证案例：高山兰花花色多态性符合模型预测的TF-cis共进化模式。

结论

调控遗传互作的物理本质决定了其适应度景观具有：

1. 普遍杂合子优势的拓扑特征

2. 环境依赖的多态性维持阈值

3. 复杂度与遗传负荷的权衡关系

（注：翻译保留了原文的sub/sup标签格式，如[TF]_sat和ΔG_bind，并采用"适应度景观"等专业表述）