基因表达和调控的协同变化揭示了与鼹鼠独特性状相关的快速进化基因位点

《BMC Biology》：Coordinated shifts in gene expression and regulation identify fast evolving loci linked to unique mole-rat traits

　　

摘要

背景

在哺乳动物进化过程中，基因表达调控的变化对于新表型的获得至关重要。然而，转录组在进化过程中会积累大量的中性变异。因此，由选择驱动的基因表达变化很难与中性变化区分开来，这使得在基因组进化过程中适应性特征变得模糊不清。在这里，我们将比较多组学数据整合到一个基于系统发育的定量性状进化框架中，共同研究非洲鼹鼠的基因表达和调控是如何进化的。这类啮齿动物展示了显著的适应地下生活的生理特征；但这些适应性特征在基因组中的具体编码方式目前仍知之甚少。

结果

通过对两种鼹鼠物种以及两个外群啮齿动物的肝脏和心脏进行RNA-seq测序，我们可靠地识别出数百个基因，这些基因的表达水平经历了与选择而非随机漂变一致的加速进化。为了将表达进化与调控机制联系起来，我们将这些转录组数据与顺式调控区域的表观基因组谱型进行了整合，而这些区域在哺乳动物进化过程中经历了高度的更新。

结论

我们的研究结果表明，那些具有谱系特异性表达变化的基因周围存在 ebenfalls表现出加速进化特征的表观基因组环境，这支持了选择作用超过了以不同速率演化的基因组过程。我们的方法阐明了在这种哺乳动物模型中基因调控和表达是如何共同演化的，并突出了具有表型适应性一致证据的基因组位点。我们观察到的分子特征揭示了作用于鼹鼠生理关键途径（包括代谢和应激反应）的选择压力。

背景

在哺乳动物进化过程中，基因表达调控的变化对于新表型的获得至关重要。然而，转录组在进化过程中会积累大量的中性变异。因此，由选择驱动的基因表达变化很难与中性变化区分开来，这使得在基因组进化过程中适应性特征变得模糊不清。在这里，我们将比较多组学数据整合到一个基于系统发育的定量性状进化框架中，共同研究非洲鼹鼠的基因表达和调控是如何进化的。这类啮齿动物展示了显著的适应地下生活的生理特征；但这些适应性特征在基因组中的具体编码方式目前仍知之甚少。

结果

通过对两种鼹鼠物种以及两个外群啮齿动物的肝脏和心脏进行RNA-seq测序，我们可靠地识别出数百个基因，这些基因的表达水平经历了与选择而非随机漂变一致的加速进化。为了将表达进化与调控机制联系起来，我们将这些转录组数据与顺式调控区域的表观基因组谱型进行了整合，而这些区域在哺乳动物进化过程中经历了高度的更新。

结论

我们的研究结果表明，那些具有谱系特异性表达变化的基因周围存在 également表现出加速进化特征的表观基因组环境，这支持了选择作用超过了以不同速率演化的基因组过程。我们的方法阐明了在这种哺乳动物模型中基因调控和表达是如何共同演化的，并突出了具有表型适应性一致证据的基因组位点。我们观察到的分子特征揭示了作用于鼹鼠生理关键途径（包括代谢和应激反应）的选择压力。