Nature:第一个爬行动物基因组公布

2011-09-30 17:00 · 张润如

来自瑞典乌普萨拉大学,麻省理工,哈佛大学Broad研究所,英国牛津大学等处的研究人员完成了第一个非禽类爬行动物:绿色变色龙蜥蜴(green anole lizard)的基因组框架图。

来自瑞典乌普萨拉大学,麻省理工,哈佛大学Broad研究所,英国牛津大学等处的研究人员完成了第一个非禽类爬行动物:绿色变色龙蜥蜴(green anole lizard)的基因组框架图,并将其基因组与鸟类,和哺乳动物进行了比对,这些研究结果将有助于人们了解羊膜动物的进化。这一研究成果公布在Nature杂志上。

文章的通讯作者分别是乌普萨拉大学比较基因组学教授,Nature杂志脊椎动物生物学科学主编Kerstin Lindblad-Toh,以及Broad研究所的Jessica Alföldi博士。前者是著名的医学遗传学专家,曾领导绘制过20余种哺乳动物的基因组图谱,并进行过多种基因组比对,比如曾通过比较健康狗和病狗的基因,发现与同样影响人类的疾病(如糖尿病、癫痫和癌症)相关的基因。

绿色变色龙蜥蜴是一种灵巧活泼的生物,其生物学特征可以从基因组中找到根源。由于哺乳动物和爬虫生物是在3.2亿年前开始分化的,因此这项最新基因组测序的完成将有助于科学家们理解蜥蜴的遗传性灵巧,以及其它线索,帮助了解人类、哺乳动物及相同进化级别爬虫类生物的基因组如何进化的。

在过去几年里,科学家们完成多种多种鸟类和哺乳动物的基因组测定,但是一直未能完成爬行动物的遗传图谱。爬行动物是脊椎动物中最先具有羊膜卵的动物——羊膜的最初形式是羊膜卵。

在这篇文章中,研究人员发现蜥蜴基因组中存在大量的串联重复和转座元件,其中类似LINE和SINE这样的转座子,或称为跳跃基因占据了三成基因组序列。这将有助于解释人类基因组中与保守起源有关的非编码因子问题,科学家们对于这些保守区域的来源十分好奇,推测它们可能是残余的转座子。

蜥蜴进化的主要特征

人类基因组中许多转座子已失去跳跃能力,但蜥蜴还保持这种能力,因此研究人员将这些跳跃因子与人类基因组进行了比对,发现将近100个人类基因组非编码基因是来自于这些跳跃基因。

其次,研究人员还发现蜥蜴的性染色体模式与鸟类不同。鸟类有着ZW性染色体,而蜥蜴已经进化成XY染色体,与大部分哺乳动物更为相似。在与鸡基因组的比对中,研究人员利用遗传数据和质谱实验来分析蜥蜴蛋中的蛋白含量,发现卵蛋白在羊膜动物谱系中进化得较快,因此蜥蜴和鸡之间,有多个卵相关基因和蛋白有差异。

除此之外,研究人员还首次分析了蜥蜴基因组中其它几种独特特征,包括微染色体,这是一种在爬行动物、两栖动物及鱼类中常发现的小染色体,但是从未出现在哺乳动物中。他们还发现了等容线的完全缺失,等容线是具有高浓度或低浓度鸟嘌呤或胸腺嘧啶的基因组区域,使人类染色体呈独特的带型。

总而言之,这些研究数据有助于科学家们了解蜥蜴生物特征的遗传学信息,通过与哺乳动物基因组等的比对,也将能深入分析遗传进化的方向,以及保守区域的重要功能。

同期Nature还公布了另外一项进化基因组研究成果:研究人员通过转录组学的研究发现,鸡的翅膀上第1趾曾在进化中发生了同源变化,这解释了恐龙进化成鸟类的脚趾问题。(来源:生物通)

相关英文论文摘要:

The genome of the green anole lizard and a comparative analysis with birds and mammals

The evolution of the amniotic egg was one of the great evolutionary innovations in the history of life, freeing vertebrates from an obligatory connection to water and thus permitting the conquest of terrestrial environments1. Among amniotes, genome sequences are available for mammals and birds2, 3, 4, but not for non-avian reptiles. Here we report the genome sequence of the North American green anole lizard, Anolis carolinensis. We find that A. carolinensis microchromosomes are highly syntenic with chicken microchromosomes, yet do not exhibit the high GC and low repeat content that are characteristic of avian microchromosomes2. Also, A. carolinensis mobile elements are very young and diverse—more so than in any other sequenced amniote genome. The GC content of this lizard genome is also unusual in its homogeneity, unlike the regionally variable GC content found in mammals and birds5. We describe and assign sequence to the previously unknown A. carolinensis X chromosome. Comparative gene analysis shows that amniote egg proteins have evolved significantly more rapidly than other proteins. An anole phylogeny resolves basal branches to illuminate the history of their repeated adaptive radiations.

英文论文全文:The genome of the green anole lizard and a comparative analysis with birds and mammals

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