Исследования исследуют эволюцию и функцию гена рецептора гормона роста человека

Варианты из девяти генов вызывают более высокий риск развития болезни Аддисона

Новое исследование исследует эволюцию и функцию гена рецептора гормона роста человека и спрашивает, какие силы в прошлом человечества могли быть причиной изменений этого жизненно важного фрагмента ДНК.

Исследование разными способами показывает, что сокращенная версия гена -; вариант известен как GHRd3 -; может помочь людям выжить в ситуациях, когда ресурсы ограничены или непредсказуемы.

Результаты будут опубликованы 24 сентября в Science Advances .

Вот история, рассказанная исследованием: GHRd3 возник около 1-2 миллионов лет назад и, вероятно, был преобладающей версией этого гена у предков современных людей, а также у неандертальцев и денисовцев.

Затем: «За последние 50 000 лет или около того, этот вариант стал менее распространенным, и у вас есть значительное снижение частоты этого варианта среди восточноазиатских популяций, которые мы изучали, где мы видим предполагаемое снижение частоты аллелей с 85%. до 15% за последние 30 000 лет », – говорит биолог-эволюционист из Университета Буффало Омер Гоккумен. «Возникает вопрос: почему? Этому варианту отдавали предпочтение в прошлом, а в последнее время он потерял популярность у эволюции? Или то, что мы наблюдаем, всего лишь всплеск сложности геномов?»

Исследование дает новое понимание функции GHRd3, которое может помочь объяснить, почему произошли эти эволюционные изменения, демонстрируя, что этот вариант может быть полезен при преодолении пищевого стресса.

«Мы думаем, что этот вариант полезен там, где есть периоды голода, что имело место в большинстве случаев эволюции человека», – говорит Гоккумен, доктор философии, доцент биологических наук Колледжа искусств и наук UB. Что касается убывающей роли GHRd3 в новейшей истории человечества, он предполагает, что «возможно, быстрые технологические и культурные достижения за последние 50 000 лет создали буфер против некоторых колебаний в ресурсах, которые делали GHRd3 столь выгодным в прошлом».

GHRd3 интересен тем, что это очень распространенная делеция, которая варьируется между вами и мной среди людей. Обычно эти виды важных фундаментальных генов не меняются от человека к человеку, и даже у других животных они сохраняются в высокой степени »

Мари Сайту, доктор философии, следователь по вопросам владения недвижимостью, Норвежский университет естественных наук

Работой руководил Сайтоу; Скайлер Ресендез, доктор философии, недавний выпускник университета биологических наук, который в настоящее время является научным сотрудником по биомедицинской информатике в Школе медицины и биомедицинских наук Джейкобса в Калифорнийском университете; Сюцянь Му, доктор медицинских наук, доцент офтальмологии в школе Джейкобса при UB и в Институте глаза Росс; и Гоккумен. Международная группа сотрудников представила перспективы в этом исследовании, которое объединило передовые методы популяционной генетики с исследованиями на мышиной модели, чтобы понять сложную историю и функцию генетического варианта.

Подробный обзор возможных функций GHRd3

Ген рецептора гормона роста играет важную роль в контроле реакции организма на гормон роста, помогая активировать процессы, ведущие к росту.

Чтобы изучить историю эволюции гена, ученые изучили геномы многих современных людей, а также четырех архаичных гомининов -; три неандертальца из разных уголков мира и один денисовец. (У всех четырех был вариант GHRd3.)

Команда также исследовала современные функции GHRd3. Например, исследователи обнаружили, что вариант GHRd3 был связан с лучшими результатами в группе детей, которые пережили и пережили тяжелое недоедание.

Кроме того, исследования на мышах подтвердили идею о том, что GHRd3 помогает регулировать реакцию организма на нехватку пищи. Самцы мышей с этим вариантом имели некоторое биологическое сходство с мышами, у которых был ограниченный доступ к пище -; Исследование показало, что эти черты могут быть полезны при переживании стресса, связанного с питанием.

И когда ученые поместили мышей-самцов с GHRd3 на низкокалорийную диету, животные были меньше в возрасте 2 месяцев, чем их аналоги без этого варианта. Это может быть полезно во время стресса, связанного с питанием, поскольку меньшие тела нуждаются в меньшем количестве пищи. Поскольку эффекты GHRd3 не были столь заметны у самок, самцы и самки мышей, несущие этот вариант, в конечном итоге имели одинаковый размер, когда находились на низкокалорийной диете (обычно самцы значительно крупнее самок).

«Наше исследование указывает на специфические для пола и окружающей среды эффекты общего генетического варианта. У мышей мы наблюдали, что Ghrd3 приводит к« женскому »паттерну экспрессии десятков генов в мужской печени при ограничении калорийности, что потенциально приводит к наблюдаемому уменьшению размера ", – говорит Сайто.

«Самки, уже меньшие по размеру, могут страдать от негативных эволюционных последствий, если они теряют вес. Таким образом, это разумная и очень интересная гипотеза о том, что генетический вариант, который может повлиять на реакцию на пищевой стресс, эволюционировал в половом – специфическим образом », – говорит Му.

«Несмотря на то, что эта уникальная генетическая делеция широко распространена среди людей, она не наблюдалась ни у одного другого живого вида», – говорит Ресендез. «Это затрудняет изучение. Однако научные достижения теперь дают нам возможность целенаправленно редактировать геномы. Это позволило нам создать мышиную модель, содержащую делецию, чтобы мы могли внимательно наблюдать ее эффекты контролируемым образом».

«Это захватывающее время для исследований эволюции человека, когда теперь можно интегрировать данные из древних геномов, технологии редактирования генов и передовые математические подходы, чтобы рассказать историю человечества во всей ее беспорядочной красоте», – говорит Гоккумен. .

Источник:

Ссылка на журнал:

SAITOU, M., et al . (2021) Фенотипические эффекты, специфичные для пола, и история эволюции древней полиморфной делеции рецептора гормона роста человека. Достижения науки . doi.org/10.1126/sciadv.abi4476.[19459005impression[19459017impression

)

Source link