科學也可以如此靠近

震驚!近三分之一的基因在男女中表達不同!

2月
24
2018

2018年2月24日04時 今日科學 生物谷

生物谷

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大多數人都知道男女之間存在遺傳差異。男人有X和Y性染色體,而女人則擁有兩條X染色體。我們知道,這些染色體上的基因在男女中不同。不過最近一篇文章表明,除了X和Y染色體上的基因外,還有第三個"染色體組"在男性和女性中表現出非常大的差異。

這些新數據將對科學、醫學甚至性別平等問題都可能帶來挑戰。

圖片來源:www.shutterstock.com

人類基因組

事實上,男人和女人擁有約20000個相同的基因。他們的遺傳組成中僅有的物理差別存在於性染色體上。只有男性有Y染色體。雖然X染色體在兩種性別人群中都存在,但它在女性中有兩個"副本",而在男性中只有一個。

人類Y染色體僅包含27個基因。其中一個是性別決定域Y基因(SRY),它能啟動一個途徑使一些細胞在12周大的胚胎中發育成睪丸。

直到最近,很多人都認為只有SRY的存在與否能區分男人和女人。

如前文提到,Y染色體上還有其它26個基因,並且也許在X染色體上有另外若干個基因在女性中雙倍地表達,而在男性中單倍地表達。可以推測,也許有那麼幾百個基因會直接受到這些X或Y染色體基因的影響,或通過它們釋放的荷爾蒙受影響。

基因,蛋白和組織

基因是長鏈DNA的片段,由包含4個不同鹼基的分子組成。這些鹼基序列編碼出我們身體的蛋白質。

我們的20000個基因使蛋白質有各種各樣的功能。有的構成了皮膚或頭髮纖維,有的成為了肌肉組織,還有的在血液里運輸氧氣。很多蛋白都是催化基礎反應的酶類,它們能把食物轉變成肌肉和能量。

基因通過自身複製來行使作用;基本的DNA序列被複製成RNA分子,然後與細胞器結合大量生產出蛋白。一個基因產生的RNA越多,製造的蛋白也就越多。

現在我們可以測量出每個基因產生的RNA拷貝數量。一個非常活躍的基因可能會產生數千個拷貝,而不活躍的基因只會產生很少甚至完全不產生。

這種關於基因活性的表觀遺傳規律使不同身體組織變得專業化。你的肝臟和你的大腦有同樣的基因,但它們表達不同;一部分基因在肝臟中活躍,而另一部分在大腦中活躍。

基因活躍度在男性和女性中的表現

Gershoni 和 Pietrokovsk在他們的新文章中研究了同樣的基因在男性和女性中的活躍度。他們在544個自願捐獻的成年人遺體(357男性和187名女性)中測量了來自53個組織的18670個基因產生的RNA。

他們發現,這些基因的差不多三分之一(超過6500個)在男性和女性中表現出非常不同的活性。有些基因是只在男性或女性中活躍。很多基因是在一個性別中的活躍度遠遠高於另一個性別。

少部分基因在每個身體組織中的活性都表現出了性別差異。不過更常見的情況是,它們僅在一個或少數組織中存在差異。

這些表現出性別偏倚的基因大部分都不在性染色體上:只有少數在Y或X染色體上。

我們為什麼會有X和Y染色體之外的第三個"基因組"在男性和女性中受到不同的控制呢?

我們現在知道,蛋白在體內通過廣泛的網絡工作。改變一個基因生產的一種蛋白的數量,就能通過一條長長的指揮鏈改變很多基因生產的所有蛋白數量。

我們也知道,荷爾蒙對基因活性具有強烈的影響。比如,睪酮和雌性激素能上調或下調生殖系統和其它身體組織的很多基因。

對物理特徵的影響

性別偏倚基因的功能是非常有用的。它們大部分會影響生殖系統,我們知道這在男女中差異非常大。例如,新研究表明乳腺中女性偏倚基因表達頻率最高,而睪丸中男性偏倚基因表達頻率最高。

其它性偏倚基因還涉及到皮膚,體毛,肌肉,脂肪組織和心臟,這些都在身體形態學或代謝上與性別差異相關聯。

一項早前的報導證實,有些性偏倚基因還涉及大腦功能,這將重新開啟關於男女行為差異的爭論。

對疾病敏感性的影響

這些新發現可以揭示為什麼男人和女人對疾病的敏感性經常不同,並指出治療方法需要基於對兩個性別的研究。

我們長久以來都知道,很多疾病在男性(比如帕金森氏症)或女性(比如多發性硬化症)中要比另一個性別常見得多。

這項研究表明,一些性別偏倚基因與疾病相關聯。比如,一個女性偏倚基因涉及心血管內穩態和骨質疏鬆症,而一個男性偏倚基因跟高血壓相關。

新研究還表明,一個之前被發現對藥物代謝很重要的基因的表達在男女中也有很大的區別,這揭示了為什麼男性和女性對藥物反應如此不同。

無論你是否喜歡,現在的證據表明男性和女性的差異比我們之前所認為的要深刻得多。

這些新發現對我們推動性別平等進程有什麼意義呢?一個壞結果或許是,我們被呼籲回到陳舊的性別觀念上。好的結果是,能認識到藥物和治療方法在性別上的差異。

原始出處:

Moran Gershoni et al. The landscape of sex-differential transcriptome and its consequent selection in human adults. BMC Biology 201715:7 Doi:10.1186/s12915-017-0352-z

SRY gene-U.S. National Library of Medicine

Owens, Nick D.L. et al. Measuring Absolute RNA Copy Numbers at High Temporal Resolution Reveals Transcriptome Kinetics in Development. Cell Reports,Volume 14,Issue 3,632 - 647

Daniah Trabzuni et al.Widespread sex differences in gene expression and splicing in the adult human brain .Nature Communications 4,Article number:2771(2013)doi:10.1038/ncomms3771

Institute of Medicine (US) Forum on Neuroscience and Nervous System Disorders. Sex Differences and Implications for Translational Neuroscience Research: Workshop Summary. Washington (DC): National

Academies Press (US); 2011. 2, Studying Sex Differences in Health and Disease.

Guengerich FP et al. Recent Structural Insights into Cytochrome P450 Function.Trends Pharmacol Sci. 2016 Aug;37(8):625-40. doi: 10.1016/j.tips.2016.05.006.

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