國家基因庫參與沙鼠基因組研究 最新成果發表於PNAS

金羊網訊 記者李天軍報道：7月4日，由牛津大學，深圳國家基因庫生物多樣性基因組研究課題組和丹麥諾和諾德公司合作完成的沙鼠（Psammomys obesus）基因組最新研究成果發表於PNAS。該研究文章公布了高質量的沙鼠基因組圖譜，並通過對沙鼠基因組中重點區域的分析揭示了沙鼠易患糖尿病的遺傳機制。

沙鼠是目前少有的可以作為研究二型糖尿病的模式生物，是沙鼠亞科 Gerbillinae 的一個成員，生活在極端的荒漠環境中。長期對缺水和食物極端環境的適應影響了沙鼠對糖分代謝能力。對沙鼠進行高糖分食物餵養，會使沙鼠容易肥胖，發展出糖尿病相關特徵，導致胰腺衰竭甚至死亡。PDX1是胰島細胞中表達的基因，參與調控胰島素分泌和其他胰島激素基因作用。在之前的研究中，研究人員並未在沙鼠及其同一亞科（Gerbillinae）的物種中找到PDX1基因，卻在該亞科最鄰近的物種非洲刺毛鼠（Acomys cahirinus）發現了這個基因。因此，研究人員猜測沙鼠亞科的物種在演化過程中丟失了這個基因，從而使沙鼠變得對糖尿病易感。但在進一步的研究中，發現這個基因跟胚胎中的胰腺發育相關，在小鼠中剔除這個基因會使小鼠在生長中因胰腺缺失而導致死亡，所以也有不少學者推測沙鼠不可能丟失該基因。

通過對沙鼠PDX1功能域的60個氨基酸與其他脊椎動物比較，發現這個基因在沙鼠演化過程中發生了極其快速的變化，演化出跟其他物種完全不同的15個氨基酸位點，同時這個基因兩端也存在多個片段缺失。研究人員計算了小鼠與沙鼠／人與沙鼠 1:1 直系同源序列的蛋白偏離指數（PDI），結果表明，大部分沙鼠的基因序列與小鼠和人都有很高的相似度，但Pdx1 序列的差異度最高。在蛋白偏離指數前 10的序列中有7個序列在 GC突變熱點區域，暗示GC偏向性突變對這一區域編碼序列的差異有重要的影響。研究人員推測，這一高度偏向性的突變造成了沙鼠中 Pdx1基因的高GC含量，這一特徵對於該基因調控胰島素和其他胰腺基因的轉錄可能有重要的影響。進一步的功能實驗表明，這種GC偏好變異對於沙鼠乃至整個沙鼠科物種在乾旱與低能量攝入的環境下，提高糖代謝效率具有重要作用。這也很好地解釋了沙鼠為何在餵食高熱量食物後容易產生糖尿病的現象。

編輯：魏琴

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