生物通报道  中山大学生命科学学院贺雄雷教授带领的研究小组日前在国际顶尖学术期刊PNAS上发表论文证实在进化过程中哺乳动物X染色体基因表达减少，从而驳斥了Ohno提出的性染色体与常染色体间的剂量补偿假说。

性别的产生是生物进化的重要事件。哺乳动物的性别是由性染色体决定，因此关于性染色体的起源与演化是生物学家长期关注的问题。1967年Ohno提出了性染色体与常染色体间的剂量补偿假说：在哺乳动物性染色体从一对常染色体起源的过程中，X染色体上的基因会加倍表达，以补偿Y染色体的退化，使X染色体和常染色体之间的基因水平达到平衡。这一假说形成了当前性染色体剂量补偿进化模型的基础，但在哺乳动物中仅是通过间接比同一基因组X染色体基因和常染色体基因的表达水平来对其进行检测。而测试的结果却存在较大的争议，因为检测不同的基因组会导致不同的结论，或是支持或是反对Ohno的假说。

在这篇文章中，研究人员通过直接比较了哺乳动物X染色体基因和哺乳动物性染色体起源前进化分歧物种中一对一的同源基因。通过分析RNA序列数据和蛋白质组数据，提供了明确的数据证明除了5%的编码大型蛋白质复合体的基因，在进化过程中哺乳动物中X染色体基因表达减半，即每个等位基因的表达水平不发生改变。由此研究人员得出结论关于性染色体演化的Ohno假说不适合绝大多数的基因，而重新开启了寻找驱动雌性哺乳动物中X染色体失活起源的进化驱动力的大门。

贺雄雷教授早年毕业于中山大学，后赴美于密歇根大学获得博士学位，2007年通过中山大学“****”引进回校，被聘为教授。回国期间发表了多篇重要的研究论文。今年贺雄雷教授还带领课题组发表了中山大学史上首篇的《科学》（Science）论文。在该文章中，研究人员发现真核生物细胞中核小体结构可以抑制胞嘧啶C的水解脱氨，从而降低胞嘧啶C到胸腺嘧啶T的突变。该重大发现揭示了染色质结构对遗传核心事件——DNA突变的调节机制，对于肿瘤发生机理的研究以及防治提供了珍贵的参考价值，并对理解核生物基因组结构及生物进化具有重要指导作用。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Expression reduction in mammalian X chromosome evolution refutes Ohno’s hypothesis of dosage compensation

Susumu Ohno proposed in 1967 that, during the origin of mammalian sex chromosomes from a pair of autosomes, per-allele expression levels of X-linked genes were doubled to compensate for the degeneration of their Y homologs. This conjecture forms the foundation of the current evolutionary model of sex chromosome dosage compensation, but has been tested in mammals only indirectly via a comparison of expression levels between X-linked and autosomal genes in the same genome. The test results have been controversial, because examinations of different gene sets led to different conclusions that either support or refute Ohno’s hypothesis. Here we resolve this uncertainty by directly comparing mammalian X-linked genes with their one-to-one orthologs in species that diverged before the origin of the mammalian sex chromosomes. Analyses of RNA sequencing data and proteomic data provide unambiguous evidence for expression halving (i.e., no change in per-allele expression level) of X-linked genes during evolution, with the exception of only ∼5% of genes that encode members of large protein complexes. We conclude that Ohno’s hypothesis is rejected for the vast majority of genes, reopening the search for the evolutionary force driving the origin of chromosome-wide X inactivation in female mammals.

作者简介：

贺雄雷

学历背景1998年和2001年分获中山大学学士和硕士学位，2007年获美国密歇根大学生态与进化系博士学位，同年获聘中山大学生命科学学院教授。

学术简介教授，博士生导师。曾担任Molecular Biology & Evolution、PLoS Genetics、PLoS Computational Biology、PLoS One等杂志ad hoc reviewer。

学术成就以第一或通讯作者身份在Science、Nature Genetics、Current Biology、PLoS Genetics、MBE等杂志上发表论文10余篇；主持国家自然科学基金2项。与合作者应用功能基因组数据研究了重复基因的功能分化，提出了关于基因重复的sub-neo-functionalization模型；阐明了基因重复能力和基因复杂性的关系，指出基因重复使基因数量和基因复杂性同时增加；发现了功能不重要的基因倾向于发生基因重复这一重要现象。这三项工作目前总的SCI他引次数约为200次。在蛋白网络中提出了致死连接的概念，用于解释著名的“centrality, lethality”现象。近期，应用RNA-Seq数据否定了X染色体基因在进化中表达量加倍的Ohno假说，提出了X染色体进化的新观点。该工作目前被其他SCI论文引用次数为23次。最近，贺雄雷教授利用比较基因组学分析和一项突变累积实验，发现染色质的基本结构核小体可以特异性的抑制C->T，G->T 和 A->T 这三种碱基突变。这一工作揭示了染色质结构这一重要表观遗传学因子对DNA突变这一核心遗传学事件的调节。由于肿瘤的发生以及诱导多功能干细胞的获得均与染色质结构改变密切相关，这一发现对理解相关体体细胞突变具有重要理论价值；此外，该工作提示核小体可以通过调节突变方向扮演真核生物基因组GC-含量调节器的角色，对理解真核生物基因组结构及其演化具有重要指导作用。

目前主要开展以下方面的研究：1）性染色体进化；2）基因表达的机制与进化；3）基因调控网络的设计原理；4）肿瘤系统生物学。

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