深圳華大基因研究院發(fā)現(xiàn)青藏高原世居藏族人群高原適應的關(guān)鍵基因，有關(guān)這一科研成果的論文《50個全外顯子測序揭示人類的高原適應機制》在最新一期美國權(quán)威學術(shù)刊物《科學》（Science）上正式發(fā)表,。該成果由深圳華大基因研究院發(fā)起和主導，得到了國家自然科學基金委員會,、國家科技部、中國科學院、深圳市政府以及丹麥、美國,、瑞士等國自然科學基金委員會的支持。
這一成果揭示了青藏高原世居藏族人群高原適應的分子機制之謎,，對預測,、預防與治療高原缺氧性疾病，促進我國高原地區(qū)社會和經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義,；該成果闡明了人類的基因組在極端環(huán)境下發(fā)生了何種適應性變化，具有改寫人類分子進化教科書的意義,。
華大基因近期研究成果
Nature Biotechnology：構(gòu)建人類泛基因組序列圖譜
Nature：4000年前古人基因組證實黃種人從亞洲遷徙到美洲
Nature：新一代合成法成功繪制大熊貓基因組圖譜
青藏高原是世界上海拔最高,、面積最大的高原，素有“世界屋脊”之稱,，極高海拔也使得青藏高原具有獨特的地理氣候環(huán)境,、人文生活習慣和醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)狀況。高原環(huán)境對人體關(guān)鍵的影響因素是低壓性低氧,，大氣壓力隨海拔增高而降低,，氧分壓也隨之下降。當生活在低海拔地區(qū)的人來到高原環(huán)境時,，由于氧分壓的降低,，會使人產(chǎn)生缺氧，因而引起“高原反應”,，嚴重的“高原反應”會引起肺水腫和腦水腫,，威脅到人的生命。而世居高原的人群在這樣的環(huán)境下沒有“高原反應”,，將世居高原人群與低海拔人群的基因組進行對比分析,，具有重要的啟發(fā)意義,。
藏族人群是世界上居住高原時間最長，并對高原低氧環(huán)境適應能力最佳的民族,，本研究使用比較基因組學的方法闡明了高原世居藏族人群的低氧適應機制,。“應用先進的基因組學分析技術(shù)——全外顯子測序技術(shù)，對青藏高原世居藏族人群和低海拔人群進行比較,，我們發(fā)現(xiàn)了藏族人群適應高原環(huán)境的關(guān)鍵基因,。”該研究負責人、深圳華大基因研究院汪建研究員說,。利用第二代高通量測序技術(shù)對50個藏族人的全基因組外顯子進行測序,，并將結(jié)果與低海拔漢族人群以及高加索人群的外顯子進行對比，通過一套新開發(fā)的尋找自然選擇信號的算法,，計算出在藏族人群中受到自然選擇的基因,。這些受到自然選擇的基因，就可能是在藏族人群高原適應中起著重要作用的基因,。結(jié)果顯示,，有一系列基因在藏族人群的高原適應中發(fā)揮作用，其中EPAS1基因可能起著關(guān)鍵作用,。進一步通過對藏族人群中EPAS1基因的改變位點進行關(guān)聯(lián)分析,，發(fā)現(xiàn)EPAS1基因中受選擇的基因型與藏族人群血紅蛋白的代謝有關(guān)。EPAS1基因是HIF通路（低氧誘導調(diào)節(jié)通路）中的重要基因,，在人體面對低氧環(huán)境的調(diào)節(jié)通路中起到核心作用,。藏族人群特有的“EPAS1”基因不同于漢族人群，正是這種遺傳基因阻止了藏族人血紅蛋白濃度的過度升高,，降低了各種高原性疾病發(fā)生的可能性,。由于EPAS1基因與缺氧及血紅蛋白生成密切相關(guān)，對這一基因的研究還有可能對某些血液性疾病的治療帶來突破,，并且還可應用于運動員的篩選等方面,。
同時，該成果發(fā)現(xiàn)了其它一些重要的高原適應相關(guān)基因,，例如EGLN1基因,、FANCA基因等共30個重要候選基因。這些基因可能在藏族人群的高原適應機制中發(fā)揮重要的作用,，但是其明確的生理生化表型仍不是很確定,，這為科學家們下一步對高原缺氧性疾病的研究指明了方向。這是我國在高原醫(yī)學研究中的重要基礎性突破,，必將帶動相關(guān)的基礎研究和應用研究的發(fā)展,。(生物谷Bioon.net)
生物谷推薦原文出處：
Science DOI: 10.1126/science.1190371
Sequencing of 50 Human Exomes Reveals Adaptation to High Altitude
Xin Yi,1,2,* Yu Liang,1,2,* Emilia Huerta-Sanchez,3,* Xin Jin,1,4,* Zha Xi Ping Cuo,2,5,* John E. Pool,3,6,* Xun Xu,1 Hui Jiang,1 Nicolas Vinckenbosch,3 Thorfinn Sand Korneliussen,7 Hancheng Zheng,1,4 Tao Liu,1 Weiming He,1,8 Kui Li,2,5 Ruibang Luo,1,4 Xifang Nie,1 Honglong Wu,1,9 Meiru Zhao,1 Hongzhi Cao,1,9 Jing Zou,1 Ying Shan,1,4 Shuzheng Li,1 Qi Yang,1 Asan,1,2 Peixiang Ni,1 Geng Tian,1,2 Junming Xu,1 Xiao Liu,1 Tao Jiang,1,9 Renhua Wu,1 Guangyu Zhou,1 Meifang Tang,1 Junjie Qin,1 Tong Wang,1 Shuijian Feng,1 Guohong Li,1 Huasang,1 Jiangbai Luosang,1 Wei Wang,1 Fang Chen,1 Yading Wang,1 Xiaoguang Zheng,1,2 Zhuo Li,1 Zhuoma Bianba,10 Ge Yang,10 Xinping Wang,11 Shuhui Tang,11 Guoyi Gao,12 Yong Chen,5 Zhen Luo,5 Lamu Gusang,5 Zheng Cao,1 Qinghui Zhang,1 Weihan Ouyang,1 Xiaoli Ren,1 Huiqing Liang,1 Huisong Zheng,1 Yebo Huang,1 Jingxiang Li,1 Lars Bolund,1 Karsten Kristiansen,1,7 Yingrui Li,1 Yong Zhang,1 Xiuqing Zhang,1 Ruiqiang Li,1,7 Songgang Li,1 Huanming Yang,1 Rasmus Nielsen,1,3,7, Jun Wang,1,7, Jian Wang1,
Residents of the Tibetan Plateau show heritable adaptations to extreme altitude. We sequenced 50 exomes of ethnic Tibetans, encompassing coding sequences of 92% of human genes, with an average coverage of 18x per individual. Genes showing population-specific allele frequency changes, which represent strong candidates for altitude adaptation, were identified. The strongest signal of natural selection came from endothelial Per-Arnt-Sim (PAS) domain protein 1 (EPAS1), a transcription factor involved in response to hypoxia. One single-nucleotide polymorphism (SNP) at EPAS1 shows a 78% frequency difference between Tibetan and Han samples, representing the fastest allele frequency change observed at any human gene to date. This SNP’s association with erythrocyte abundance supports the role of EPAS1 in adaptation to hypoxia. Thus, a population genomic survey has revealed a functionally important locus in genetic adaptation to high altitude.
1 BGI-Shenzhen, Shenzhen 518083, China.
2 The Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100062, China.
3 Department of Integrative Biology and Department of Statistics, University of California Berkeley, Berkeley, CA 94820, USA.
4 Innovative Program for Undergraduate Students, School of Bioscience and Biotechnology, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China.
5 The People’s Hospital of the Tibet Autonomous Region, Lhasa 850000, China.
6 Department of Evolution and Ecology, University of California Davis, Davis, CA 95616, USA.
7 Department of Biology, University of Copenhagen, DK-1165 Copenhagen, Denmark.
8 Innovative Program for Undergraduate Students, School of Science, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China.
9 Genome Research Institute, Shenzhen University Medical School, Shenzhen 518060, China.
10 The People’s Hospital of Lhasa, Lhasa, 850000, China.
11 The Military General Hospital of Tibet, Lhasa, 850007, China.
12 The hospital of XiShuangBanNa Dai Nationalities, Autonomous Jinghong 666100, Yunnan, China.
