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【昊阅读】Nature Genetics 2月精选文章一览


 
(一)
Transposon-derived small RNAs triggered by miR845 mediate genome dosage response in Arabidopsis
拟南芥mir845诱导转座子来源的小RNA介导基因组剂量响应
        染色体剂量对植物和动物的生殖隔离和物种形成都具有实质性的影响,但其潜在的机制仍然不清楚。动物中的转座元件可以通过母体小RNA调控杂合状态,而植物中的小RNAs被认为通过邻近的印迹基因调控剂量响应。在这里,研究人员发现植物中一个高度保守的miRNA,mir845,靶向拟南芥花粉中的长末端重复序列(LTR)反转录转座子tRNAMet引物结合位点(PBS),并通过RNA聚合酶IV诱发21–22 nt核苷酸小RNA的积累。研究人员发现,这些表观上活性的小分子干扰RNAs以剂量依赖性方式介导了二倍体种子父母本和四倍体花粉亲本间的杂交障碍,mir845的自然变异可能由于胚乳平衡而允许的三倍体种子的形成。以小RNA PBS为靶点转座子控制是哺乳动物和植物的常用的机制,为检测发育种子的染色体剂量和印迹效应提供了独特的灵敏手段。
(二)
Paternal easiRNAs regulate parental genome dosage in Arabidopsis
拟南芥中的父本easiRNAs调控亲本基因组剂量
        亲本基因组剂量的调节在动植物中非常重要,例如X染色体失活和剂量补偿。“三倍体块”就是剂量调节的经典例子,它是一种在植物不同物种之间由于染色体数目不同造成的生殖隔离现象。这种障碍表现在胚乳组织和通过未知机制诱导杂交种子败育。在这里,研究表明,拟南芥父本表观活性小分子干扰RNAs的耗尽可以绕过三倍体块效应来增加父本多倍性发生。植物父本特异RNA聚合酶IV的缺失可以抑制easiRNA的形成,进而通过恢复转座元件处的小RNA指导的DNA甲基化来挽救三倍体种子的败育,并与父本印记基因表达量的减少相关。该研究表明,easiRNAs形成了父本染色体数目的量化信号,它们平衡的剂量对受精后基因组稳定性和种子活力来说所必须的。
(三)
 Pan-genome analysis highlights the extent of genomic variation in cultivated and wild rice
泛基因组分析揭示栽培稻和野生稻基因组变异程度
        遗传多样性丰富的栽培稻和野生稻是水稻育种的主要来源。大规模重测序已经发现大量水稻的基因变异,但很多遗传变异信息常常由于短序列直接比对到日本晴水稻参考基因组而丢失。研究人员通过对66种水稻品种的深度测序和重新组装,构建了一个栽培稻–野生稻物种泛基因组数据集。组间比较发现水稻基因组中2300万的序列变异,其中包含了许多已知的数量性状核苷酸变异,将有帮助于确定新的复杂性状变异。特别是我们利用这一泛基因组数据对整个编码基因进行了系统的研究,揭示了水稻品种广泛存在和缺失的变异。这些泛基因组资源将进一步促进水稻的进化和功能研究。
(四)
Genomes of 13 domesticated and wild rice relatives highlight genetic conservation, turnover and innovation across the genus Oryza
13个驯化和野生水稻基因组突显了稻属的遗传保护、流转和创新
        稻属是用于研究从几千年到1500万年时间尺度上分子进化的一个模型系统。使用由13种水稻参考基因组生成的系统进化树,研究者发现,尽管没有大规模的染色体重排,谱系特异性和许多转座子及编码和非编码基因等新元件的出现造成了物种迅速多样化。本研究由包含两个驯化物种的较新的“AA”支系的不同染色体间基因渐渗的复杂历史,解决了水稻系统分类有争议的地方。这项研究突显了抗病基因结合功能的可行,并确定了许多可能用于未来作物保护的新单倍型。最后,这项研究标志着现代水稻研究的一个里程碑,发布了一个长序列组装的完整 “神奇水稻” IR 8,这缓解了在亚洲50年前的饥荒,推动了绿色革命。
(五)
Bph6 encodes an exocyst-localized protein and confers broad resistance to planthoppers in rice
水稻Bph6编码一个定位胞泌蛋白并且具有褐飞虱广谱抗性
        水稻褐飞虱和白背飞虱是最具破坏性的害虫,它们在亚洲对水稻生产构成严重威胁。因此迫切需要鉴定出抗病基因并培育出抗稻飞虱的品种。研究者在这里利用图为克隆,鉴定并对水稻抗褐飞虱基因Bph6进行了功能分析。Bph6编码一种未知的定位胞泌蛋白,并与胞泌体亚单位OsEXO70E1互作。Bph6表达增加了胞吐作用,并且参与细胞壁的维持与增强。在具有Bph6的植物中表现出了细胞分裂素,水杨酸和茉莉酸信号途径的协同活化,显示出在不影响产量情况下具有了对褐飞虱和白背飞虱广谱抗性。本研究结果表明,起源于很久以前的优良的抗病基因对于控制农业害虫很有价值。
(六)
Loss-of-function mutations in ADCY3 cause monogenic severe obesity
ADCY3功能缺失突变导致人类单基因严重肥胖症
       单基因肥胖症的研究证实了中央瘦素-黑皮质素途径在控制能量平衡,食欲和体重方面的关键作用。在直接参与瘦素-黑皮质素信号传导的基因中已经发现了大量引发疾病的功能缺失突变(大多是隐性或共显性)。然而,这些基因仅解释了<5%的病例,主要来自远交群体。我们之前的研究表明,在巴基斯坦血缘人群中,已知肥胖相关基因的隐性突变可解释约30%的严重肥胖病例。这些数据表明,在这个人群中有希望发现新的单基因形式的肥胖症。在本研究中,我们从巴基斯坦近亲婚配家庭的严重肥胖症儿童样本中鉴定并功能性地验证了编码腺苷酸环化酶3的ADCY3基因的纯合子突变,此外还有欧美裔严重肥胖儿童携带的复合杂合突变。这些研究结果突出显示ADCY3是能量稳态的重要介质,也是治疗肥胖症极有吸引力的药理学靶点。
(七)
Subcellular localization of MC4R with ADCY3 at neuronal primary cilia underlies a common pathway for genetic predisposition to obesity
MC4R与ADCY3在神经元初级纤毛中共定位提示引发肥胖发生的一个常见遗传学通路
        大多数人类肥胖的单基因病例与编码瘦素 - 黑皮质素途径成员的基因突变有关。具体而言,黑素皮质素-4受体基因MC4R突变占人类严重肥胖病例的3-5%。最近,ADCY3(腺苷酸环化酶3)基因突变也被证明参与肥胖发生。 ADCY3定位于神经元的初级纤毛,纤毛被认为是选择信号通路的枢纽。破坏初级纤毛功能的突变会导致纤毛病,肥胖是这类罕见的隐性多效性疾病的主要表现[7]。我们证明MC4R与ADCY3在丘脑部分神经元的初级纤毛中共定位,即肥胖相关的MC4R突变破坏了纤毛定位,抑制了这些神经元中初级纤毛的腺苷酸环化酶信号,从而导致体重增加。这些数据表明来自MC4R神经元的初级纤毛的受损信号是人类肥胖的遗传原因的常见途径。
(八)
Reconstructing an African haploid genome from the 18th century
重建18世纪的非洲人单倍体基因组
        基因组是来自数代以前多个祖先染色体片段的镶嵌体。在本研究中,我们重建了Hans Jonatan(HJ)的基因组,他于1784年出生在加勒比地区,母亲是被奴役的非洲人和父亲是欧洲人。 HJ于1802年移民到冰岛,结婚并生了两个孩子。我们使用单核苷酸多态性(SNP)芯片和全基因组测序(WGS)对他的788名后代中的182个进行了基因分型。利用这些数据,我们重建了HJ母亲基因组的38%,并推断他的母亲来自贝宁,尼日利亚和喀麦隆跨越的地区。
(九)
Multi-trait analysis of genome-wide association summary statistics using MTAG
使用MTAG对全基因组关联分析统计结果进行多表型分析
        本研究开发了MTAG分析方法,用于联合分析不同性状的全基因组关联研究(GWAS)统计值,可以忍受研究之间存在重叠样本。我们将MTAG应用于抑郁症(Neff = 354,862),神经质(N = 168,105)和主观幸福感(N = 388,538)的GWAS统计结果。与在单性状GWAS中鉴定的32个,9个和13个全基因组显著基因座相比(其中大部分本身是新发现的),MTAG将相关基因座的数目分别增加到64个,37个和49个。此外,来自MTAG的关联统计数据可以提供更多信息量,并可将多基因分数解释的方差增加约25%,与理论预期相匹配。




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