繪制癌糖基因的進化歷史
大約兩百萬年前,發(fā)生了遺傳變異,使人類與大多數(shù)其他靈長類動物區(qū)別開來,這些靈長類動物既能保護人類免受疾病侵害,又會使紅肉成為健康風(fēng)險。
在人類進化的這一點上,一種叫做CMAH的基因,它可以合成一種名為Neu5Gc的糖,但卻失蹤了。這種糖存在于紅肉,一些魚和乳制品中。當人類消耗具有該基因的動物時,身體對外來糖具有免疫反應(yīng),這可能導(dǎo)致炎癥,關(guān)節(jié)炎和癌癥。
由科學(xué)學(xué)院助理教授David Alvarez-Ponce領(lǐng)導(dǎo)的內(nèi)華達大學(xué)里諾研究人員分析了國家生物技術(shù)信息中心的322個動物基因組序列,尋找顯示存在活性CMAH基因的動物。他們將來自322個動物基因組的數(shù)據(jù)放入“樹”中,以確定何時在動物的進化史中CMAH基因變得不活躍或“關(guān)閉”。這有助于解釋為什么某些物種具有活性CMAH基因以及為什么類似物種不具有活性CMAH基因。
Alvarez-Ponce實驗室專門研究使用生物信息學(xué)研究基因和基因組的進化。到目前為止研究的少數(shù)魚類中,Neu5Gc糖的濃度微不足道是一個醫(yī)學(xué)問題,但Neu5Gc的濃度在魚卵中明顯更高,更好地稱為魚子醬。正如碩士生Sateesh Peri所說,“最昂貴的食物之一是具有最高毒性Neu5Gc的食物之一。”
鳥類也缺乏活躍的CMAH基因,這意味著消耗雞,火雞和鵝等動物與有害的副作用無關(guān)。除了一種蜥蜴外,另一類沒有CMAH基因的動物是爬行動物。這種蜥蜴中基因的存在挑戰(zhàn)了先前的命題,即該基因可能已經(jīng)在爬行動物和鳥類的祖先中丟失。
除了飲食問題之外,CMAH基因也被證明是一種主要因素,因為該基因是否會使動物的移植器官被人接受。當將具有CMAH基因器官的動物移植到不具有CMAH基因的人體內(nèi)時,由于Neu5Gc糖的存在,人體可能會排斥器官。
“在人類進化過程中滅活CMAH可能會使人類擺脫許多病原體,”Alvarez-Ponce說。“例如,這種某種類型的瘧疾需要Neu5Gc進行感染 - 其他靈長類動物對它敏感,但對人類不敏感。”
CMAH基因的存在決定了人類應(yīng)該避免吃什么動物(或應(yīng)該適量進食)以及人類應(yīng)該避免哪些動物咬傷。如果動物有CMAH基因,則不應(yīng)該吃它,因為它可能導(dǎo)致炎癥,關(guān)節(jié)炎和癌癥。但是,適量食用紅肉被認為是好的。如果動物沒有CMAH基因,那么這些動物更可能含有與Neu5Ac(Neu5Gc的前體)相連的病原體并且可能影響人類。
該研究有望成為未來營養(yǎng),遺傳和醫(yī)學(xué)工作的重要基石。找到基因關(guān)閉的位置和時間對于確定哪些物種最有可能含有毒性Neu5Gc至關(guān)重要,如果是,那么它們在移植,飲食和研究中的用途是什么。Alvarez-Ponce團隊的工作將使人們更容易理解為什么會形成某些疾病并找到對抗疾病傳播的方法。
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