喜馬拉雅旱獺基因組提供了極高海拔生活的線索
喜馬拉雅旱獺可以在印度,尼泊爾和巴基斯坦喜馬拉雅地區(qū)以及中國青藏高原的海拔高達5000米的地方生存,其中許多地區(qū)面臨極端寒冷,少量氧氣和其他資源?,F在,研究人員對第一個完整的喜馬拉雅土撥鼠基因組進行了測序,這可能有助于他們更好地解釋土撥鼠如何生活在這種極端狀態(tài)。
研究人員說,研究結果發(fā)表在12月20日的iScience雜志上,暗示了高海拔適應和冬眠的遺傳機制。它們還是研究土撥鼠進化,高原病和冷適應的研究人員的寶貴資源。
“作為海拔最高的哺乳動物之一,喜馬拉雅旱獺長期暴露于低溫,缺氧和強烈的紫外線輻射,”西安交通大學健康科學中心的Enqi Liu說。“他們在冬季也會冬眠六個多月。”
這些引人注目的生物學特征使劉和他的團隊,包括第一作者梁白,將喜馬拉雅旱獺視為研究適應極端環(huán)境的分子機制的理想動物模型。首先,他們對雄性喜馬拉雅旱獺的完整草圖基因組進行了測序和組裝。他們還重新測序了其他20個喜馬拉雅旱獺,包括生活在高海拔和低海拔地區(qū)的個體以及其他四種土撥鼠。另外,進行RNA測序以比較處于麻痹狀態(tài)和清醒土撥鼠狀態(tài)的土撥鼠之間的基因表達差異。
DNA數據顯示喜馬拉雅旱獺在大約200萬年前與蒙古土撥鼠分道揚.. 研究人員確定了兩個基因,Slc25a14和?Aamp(加工假基因),這些基因在生活在低海拔和高海拔的土撥鼠中被選擇用于不同的方向,這表明它們與極低氧條件下的高海拔種群的生存有關。
他們進一步表明Slc25a14可能具有重要的神經保護作用。Aamp的變化影響編碼基因Aamp的RNA的穩(wěn)定性,這可能是一種防止在極低氧條件下新血管過度生長的保護策略。
RNA測序數據顯示,在冬眠期間,肝臟和大腦中發(fā)生基因表達變化。這些包括脂肪酸代謝途徑中的基因以及血液凝固和干細胞分化。
有趣的是,之前的研究表明,由于冬眠者的大腦暴露在接近冰點的溫度并且血流量減少,因此血栓的風險增加,研究人員指出。他們的腦干細胞也可以更好地準備修復損傷,作為在極端環(huán)境壓力下生存所需的適應性。
研究人員表示,他們計劃繼續(xù)提高喜馬拉雅旱獺基因組的質量。他們指出,喜馬拉雅旱獺因其對土撥鼠肝炎病毒高度敏感而聞名,并且是人類瘟疫的天然寄主和傳播者。
“我們將闡明導致肝炎病毒和細菌感染的免疫系統特征,”劉說。
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