首次研究证明了灵长类动物的社会地位与遗传调

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  首次研究证明了灵长类动物的社会地位与遗传调控之间的联系

  2012年4月10日

  优势排名影响圈养恒河猴的遗传调控

  一项新的科学研究报告称,一只猴子在她的社会环境中的排名和伴随这种状态的压力大大改变了近1000种基因的表达。该研究首次在全基因组范围内证明了灵长类动物的社会地位和遗传调控之间的联系,揭示了社会环境与生物学之间强大的塑料联系。

  在对高级恒河猴猕猴女性及其低等级伴侣的比较中,研究人员发现了参与免疫反应和其他功能的基因表达的显着差异。当女性的等级提高后,她的基因表达也会在几周内发生变化,这表明社会力量可以迅速影响基因调控。

  “我们能够使用基因表达来根据他们的等级对个体进行分类”。芝加哥大学生物科学学院人类遗传学副教授,PNAS研究的高级作者Yoav Gilad博士说。 “证明这些非常具有塑性和时间性的变化是新颖的,非常有趣。”

  这项研究由芝加哥大学博士后研究员Jenny Tung领导,在亚特兰大的耶基斯国家灵长类动物研究中心以五人一组的形式进行恒河猴猕猴。与野生一样,每个群体都自组织成一个优势等级,由个人在食物,水和修饰伙伴的竞争中首先产生。在人工饲养中,优势度取决于引入群体的顺序,使研究人员有机会研究等级的变化如何导致生物效应。

  “在野外,女性通常不会离开他们出生的社会群体,”董博士说,他现在是杜克大学进化人类学的助理教授。 “他们从母亲那里继承了他们的社会地位。但是在这种不自然的情况下,引入顺序决定了排名 - 新人通常处于较低的地位。

  以前对恒河猴的研究发现,社会等级影响了应激反应,大脑和免疫系统的组成部分。利用基因芯片技术测量6000多种不同基因的表达,Yerkes,Emory大学和约翰霍普金斯大学的Tung,Gilad及其同事首次在灵长类动物中寻找社会等级对遗传功能的影响。

  

  比较49种不同等级的雌性猴子,揭示了987个基因表达的显着变化,包括112个与免疫系统功能相关的基因。结果与猴子的数据相吻合,其中低等级和慢性压力导致免疫功能受损,更松散的是人类研究将低社会经济地位和高社会压力与疾病风险升高联系起来。

  整体遗传“签名”表达变化足够强大,研究人员可以从单独的基因表达谱中高精度地预测单个猴子的社会等级。这种预测能力也使得基因表达能否反映优势等级的计划外变化的意外第二次测试成为可能。

  相关故事研究揭示了日本人群中糖尿病遗传学的新亮点遗传检测改善了婴儿发育中异常的诊断与小儿肝病相关的遗传缺陷被确定为“这是实验中的一个幸运事件”。吉拉德说。 “当几只动物由于各种原因从笼中取出并且新的动物被引入这些组时,结果证明它可以提高几只猴子的等级。我们可以利用这个开关,看看我们的分类器是否仍然有效。“

  通过分析这些猴子移动前后的血液样本,研究人员能够使用基因表达特征来正确预测七只猴子中的六只猴子的等级变化。结果表明,社会诱导的基因表达变化不稳定,但可以响应社会环境的变化而迅速变化。

  “这种研究有一个诡异的一面,因为个人的社会地位部分地决定了健康状况,”董说。 “但也有一个充满希望的一面。对于改变排名的七位女性来说,他们的基因状况随着他们而改变。他们”没有陷入困境,我认为这更广泛地说明了变革的能力。“

  研究人员还研究了社会地位可能影响基因表达的机制。优势等级影响糖皮质激素“应激激素”的信号传导。系统和血液样本的细胞组成,这两者都有助于基因表达的变化。

  实验还首次表明,社会等级影响了许多基因的DNA甲基化状态,这是一种瞬时转化基因的表观遗传机制。改变具有等级状态的表达的基因比未受影响的基因更可能被甲基化,这表明该机制也在社会对遗传调节的影响中起作用。

  “那是一种人们在灵长类动物中没有考虑过的新机制”。吉拉德说。 “我知道有些人在这个时间尺度上对甲基化变化的可能性有抵抗力,但这表明这种机制也很重要。”

  作者警告说,这些实验使用猴子进行圈养,并强调野外胁迫和基因调控之间的关系可能看起来不一样。 Gilad说,社会因素对人类遗传学的影响还有待检验,在控制人们的混杂因素的同时测量状态将是一项艰难的尝试。但如果社会压力确实影响人类健康,那么目前的研究提供了一些乐观情绪。

  “对人类来说,一个令人鼓舞的信息是这样的事实,即当等级改变时,效果是塑性的,可逆的并且在真正大规模上发生变化”。吉拉德说。 “无论是什么导致社会环境压力,你都可以解决问题。”

  资料来源:芝加哥大学医学中心