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中新社——首個藏族人群高質量參考基因組發布
2019-10-31 來源:中新社 作者:胡遠航
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  记者28日从中國科學院昆明動物研究所获悉,该所宿兵课题组、西藏大学欧珠罗布教授与崔超英教授课题组、上海营养与健康研究所徐书华教授课题组、青海省高原医学科学研究院吴天一教授课题组等,经过两年多联合攻关发布首个藏族人群高质量参考基因组,并利用该基因组系统解析了藏族人群全基因组水平的结构变异元件数据集。该成果于近日在线发表在《国家科学评论》杂志上。 

  世居高原的藏族人群对极端低氧环境的适应是人类适应性进化的典型例子,一直以来受到广泛关注。以往对于藏族高原适应的遗传分析主要集中在基于二代短读长测序数据的单核苷酸变异位点(Single Nucleotide Variants,SNVs)的研究,且发现了两个与藏族高原适应相关的关键基因EPAS1和EGLN1,解释了藏族人群较低血红蛋白浓度这一适应表型。然而,除了血红蛋白浓度,藏族其他的高原适应特征(比如较高的通气量、较低的肺动脉压等)还不能被SNVs解释。 

  众所周知,基因组上的大尺度结构变异(Structural Variants,SVs)可能影响染色质空间结构及基因的表达调控,与疾病和进化表型也可能相关,但藏族人群基因组中的SVs对高原适应是否有贡献仅有EPAS1基因下游一个大片段缺失的一例报道,缺乏对全基因组水平SVs的系统研究。 

  爲了系統解析藏族人群全基因組SVs,研究人員利用三代長讀長測序技術以及多種輔助組裝技術,從頭組裝了一個高質量的藏族人參考基因組(珠峰1號,ZF1)。該基因組是第一個利用長片段序列從頭組裝的藏族人群的高質量參考基因組,相比于目前已有的人類參考基因組,具有更好的序列連續性和完整性。 

  利用該基因組,研究人員找到了17,900個ZF1中發生的SVs,其中6,505個是ZF1有別于其他兩個東亞人(HX1和AK1)的SVs。功能富集分析發現,這些ZF1特有的SVs相關基因的功能顯著富集在一個重要的低氧通路——GTPase活性調控通路上。通過進一步的群體分析,研究人員發現了一個發生在MKL1基因內含子上的163bp缺失,這個缺失在藏族和漢族群體中表現出顯著的頻率差異,且該缺失與藏族較低的肺動脈壓顯著相關。 

  另外,研究人員系統評估了藏族基因組中與古人類(尼安德特人和丹尼索瓦人)共享的基因片段,發現ZF1相比于其他東亞個體的基因組有更高的共享片段比例(1.32%-1.53%)。其中一個典型的例子是發生在SCUBE2基因內含子上一個662bp的插入,分析發現該插入在藏族中富集並與藏族的肺功能顯著相關。 

  這一研究成果,將爲今後藏族高原適應的醫學和進化研究提供重要的基礎數據資源。 


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