男性和女性中差異表達的6500個基因

男性和女性的某些差異顯而易見，有些則不那麼明顯，比如常見疾病或者是藥物反應。這些是怎麼與性別相關的？以色列的魏茨曼科學研究所研究者近期揭示了兩性中數千個表達程度不同的基因。該發現表明這些特定基因的有害變異可能會相對頻繁地在人群中積累，並解釋了其中的原因。這一發表在BMC Biology上的詳細基因地圖顯示了兩性之間的進化差異性與相關性。

幾年前，魏茨曼研究所的分子遺傳部門的Shmuel Pietrokovski教授和Moran Gershoni博士提出了一個問題：為什麼某些人類疾病特別常見? 特別地，15%試圖懷孕的夫婦被鑒定為不孕，這表明影響生育能力的變異相對較為普遍。這似乎有點矛盾：常識告訴我們這些通過減少後代數量影響物種存活的變異，應當已經很快被自然選擇所淘汰了。Pietrokovski和Gershoni證實基因中影響精子形成的變異仍舊存在，因為這些基因只在男性體內表達。如果一種變異只會對半數的群體產生影響，那麼不管多有害，都能通過另一半傳遞到下一代。

credit: 煎蛋第十位畫師花聽

在該研究中，研究者延伸了他們的分析，包括了那些雖然對生育非必需但仍舊在兩性中差異表達的基因。為了鑒定這些基因，研究者求助於GTEx項目。這是一個大型的人類基因表達研究，記錄了將近500名捐贈者的身體器官和組織。這個項目使得首個人類兩性差異基因架構綜合地圖成為了可能。

Pietrokovski 和Gershoni仔細檢查了約2萬蛋白質編碼基因，按照性別整理，尋找每個組織中的表達差異。他們最終鑒定出了約6500個基因，這些基因至少在一種組織中具有兩性活性差異。例如，他們發現了在男性皮膚中相對女性皮膚高度表達的基因，並且與體毛生長有關。肌肉生長的基因在男性中表達更多，而脂肪存儲在女性中表達得更多。

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另外的差異

兩位研究者隨後檢查了變異累積的趨勢，看是否自然選擇對男性或女性專屬基因施加了不同的壓力。即，有害變異累積到哪一個程度才會被淘汰，或者是在人群中潛伏下來？研究者發現自然選擇對很多這樣的差異表達基因的作用較弱。Gershoni說道：「一個基因越特定於某一性別，就越少受到自然選擇的作用。還有另外一個差異：這種選擇作用在男性身上要比女性更弱。」雖然兩位並沒有完全解釋這一額外的差異，但他們提到了在1930年代首次提出的性別進化理論：「在很多物種中，雌性只會生育有限數量的後代，而雄性可以是很多後代的父親，因此物種的存活依賴於能生育的雌性，而不是雄性。因此自然選擇作用對於只對雄性有害的基因更為『寬容』。」

除了性器官，研究者還不出意料地在乳腺中發現了較多性別有關的基因，但其中有一半的基因都在男性體內表達了。由於男性具有虛有其表的乳腺器官，研究者就推測某些基因可能抑制了泌乳。

還有一些不那麼明顯的部位包括只在女性左心室中表達的基因。上述基因中有一種還與鈣吸收有關，在年輕女性中高度表達，但隨著年齡增長急劇下降，研究者認為這些基因在女性更年期之前都是活躍的，保護她們的心臟，但在該基因停止表達後會引起心臟病和骨質疏鬆。還有其他主要在女性體內表達的基因在大腦中活躍，雖然具體的功能尚不明確，科學家認為也許可以保護神經元免於帕金森綜合症。該疾病在在男性中較為常見，並且更早發病。

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研究者還鑒定了在女性肝臟中表達的基因，可以調節藥物代謝，為男性和女性之間藥物處理的差異性提供了分子層面的證據。

Gershoni說道：「基本的基因組在所有人中幾乎都是一樣的，但在不同個體中表達的程度卻有一定的區別。因此針對兩性差異，我們可以發現進化通常發生在基因表達層面。矛盾的是，性別相關的基因是那些容易遺傳下去的有害變異，包括影響生育能力的。從這一點來看，男性和女性經受的選擇壓力是不同的，至少某種程度上，人類進化應該可以被看作是共同演化。但這一研究還強調了需要更好地理解男性和女性致病基因或治療反應基因的差異性。」

論文原文：DOI: 10.1186/s12915-017-0352-z

本文譯自 medicalxpress，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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