【摘要】：近年來,全基因組水平研究方法的進步,為更深入研究人類高原低氧遺傳適應(yīng)機制提供了前所未有的便利條件,使我們可以從遺傳水平進一步揭示高原低氧環(huán)境條件下人類適應(yīng)進化的機制,這將為研究人類遺傳進化機制提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也可為更多與缺氧相關(guān)的疾病以及病理狀態(tài)的研究提供重要的理論基礎(chǔ)。本博士課題從以下三方面深入揭示藏族低氧適應(yīng)的遺傳適應(yīng)機制:(1)不同地域/語系的藏族高原適應(yīng)遺傳共性與差異研究,以揭示特殊環(huán)境選擇壓力對遺傳適應(yīng)的影響及不同地理環(huán)境與語言對人群適應(yīng)的影響;(2)從胎盤組織水平揭示與藏族人群適應(yīng)進化密切相關(guān)的成功繁育(reproductive success)機制,從而為藏族高原適應(yīng)機制的研究提供遺傳水平以及組織形態(tài)水平的證據(jù)。(3)對鄰近的高原蒙古人群進行高原適應(yīng)相關(guān)遺傳機制的研究,為特殊環(huán)境作為自然選擇壓力而導致表型改變的過程進行更為全面的解釋。第一部分不同地區(qū)藏族人群中高原適應(yīng)正選信號異同性的分析以往的研究利用多種不同的分析方法對青藏高原藏族人群進行了高原適應(yīng)遺傳機制的研究。由于方法與人群選擇的不同,結(jié)果存在很多異同性。本實驗利用相同的分析方法(i HS和XP-EHH)對不同地域/方言地區(qū)的藏族人群以及其他鄰近人群進行高原適應(yīng)相關(guān)正選基因以及區(qū)域的研究。我們研究的兩個不同的藏族人群同樣存在,p0.01時,EPAS1、EGLN1,、HOMX2和CYP17A1基因區(qū)域;p0.02時,PKLR、HFE,、HBB和HBG2基因區(qū)域。但在康巴藏族人群中,未發(fā)現(xiàn)研究安多藏族人群時所發(fā)現(xiàn)的與血紅蛋白濃度相關(guān)的EGLN1和PPARA優(yōu)勢性單倍體型,卻發(fā)現(xiàn)了EPAS1優(yōu)勢性單倍體型與血紅蛋白濃度相關(guān)的趨勢,但未達到統(tǒng)計學意義。在排除了方法學所導致的差異后,本研究重點提出了在不同的藏族人群中進行群體混合性研究的重要性,并提示今后在大規(guī)模的青藏高原地區(qū)進行人群研究時需要考慮地理位置與不同部落之間所存在的差異。第二部分高原世居藏族胎盤組織基因表達譜研究人類在高原上生存面臨著低氧環(huán)境帶來的重大挑戰(zhàn)。高原環(huán)境導致的妊娠期慢性缺氧是新生兒出生體重低、胎兒宮內(nèi)生長受限的重要原因,與低海拔移居人群相比,高原適應(yīng)藏族新生兒出生體重較高、存活率較高。因此,本課題對高原世居藏族人群妊娠以及新生兒的相關(guān)特性進行研究,從而探討藏族人群在高原慢性低氧環(huán)境下成功繁育主要原因。本課題對15名高原世居婦女的胎盤以及15名高原移居白種人婦女的胎盤進行了基因表達研究,同時獲取了新生兒出生體重以及胎盤形態(tài)學的資料�；虮磉_芯片獲得了差異性表達基因1382個,并對其進行GO生物學功能分類,發(fā)現(xiàn)與對照組相比,藏族胎盤基因表達顯示與低氧相關(guān)的基因都下調(diào)表達,而表示粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體應(yīng)激狀態(tài)的基因都下調(diào)表達,此結(jié)果表明藏族胎盤組織并未處于缺氧狀態(tài)。以往的研究證實,經(jīng)產(chǎn)道分娩的胎盤與剖宮產(chǎn)的胎盤組織相比存在很多與急性缺血缺氧應(yīng)激狀態(tài)相關(guān)的基因表達以及蛋白表達的差異。但是我們對高原藏族經(jīng)產(chǎn)道分娩的胎盤組織與剖宮產(chǎn)分娩的胎盤組織進行基因表達差異性分析后,未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計學意義的差異表達基因,說明藏族胎盤組織對急性缺血缺氧具有保護作用。本課題首次從組織及轉(zhuǎn)錄水平對高原適應(yīng)機制進行研究,初步證明了藏族胎盤在基因表達水平存在著適應(yīng)性特征,為今后進一步從基因組水平到轉(zhuǎn)錄水平研究奠定了基礎(chǔ)。第三部分高原蒙古人高原低氧相關(guān)自然選擇與表性特異性的基因組水平研究據(jù)史料記載,約在500年前高原蒙古人開始大規(guī)模進入并定居在青藏高原,這一人群與世居藏族人群一樣面臨著高原環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)。故對這一特殊人群進行適應(yīng)相關(guān)遺傳因素的分析能夠為了解高原特殊環(huán)境下生物體協(xié)調(diào)生理反應(yīng)提供更多證據(jù)。本課題對這一特殊人群進行了全基因組范圍內(nèi)的遺傳以及表型多態(tài)性研究,并對其中一男性個體進行了全基因組測序分析。高通量SNP芯片數(shù)據(jù)證明了高原蒙古人與其他蒙古人群擁有同樣的遺傳祖先特征,并且與該地區(qū)藏族人群高原適應(yīng)相關(guān)基因組正選區(qū)域存在很多重疊區(qū)域。此外,在高原蒙古人群中發(fā)現(xiàn)參與代謝適應(yīng)相關(guān)的候選基因區(qū)域,同樣出現(xiàn)在前期藏族適應(yīng)研究中,說明代謝適應(yīng)與低氧適應(yīng)的緊密關(guān)系。同時,與同海拔藏族和漢族相比,高原蒙古人群的平均血紅蛋白濃度處于中間水平。對其中一名男性個體(天驕一號)進行全基因組測序顯示,該個體特有2%的基因組多樣性,包括300多種蛋白編碼區(qū)域的改變。今后對鄰近移居人群進行高原適應(yīng)相關(guān)性遺傳學以及表型研究,將能夠更加全面地詮釋特殊環(huán)境適應(yīng)這一過程。
【學位授予單位】：青海大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R394
【圖文】：

15]。圖1.1 低氧誘導因子通路的概括圖常氧條件下HIF-α亞基的降解需要O2、脯氨酸羥化酶活化、鐵離子和VHL，這一過程是由PHD和FIH調(diào)控的。在低氧條件下，HIF-1α亞基不能羥基化并能夠與HIF-β亞基結(jié)合形成HIF-1和HIF-2兩種轉(zhuǎn)錄起始因子二聚體。這些轉(zhuǎn)錄起始因子與共轉(zhuǎn)錄因子p300和CBP結(jié)合，啟動一系列轉(zhuǎn)錄調(diào)控下游的低氧反應(yīng)相關(guān)基因。正選區(qū)域內(nèi)的低氧通路基因可能與藏族高原適應(yīng)有關(guān)2010 年以前，人們研究收集了大量的藏族人群適應(yīng)低氧的生理學數(shù)據(jù)與證據(jù)，而從遺傳學角度研究甚少。盡管有研究者們發(fā)現(xiàn) HIF 通路基因在高原世居人群中存

青海大學博士學位論文 前言 人類高原適應(yīng)在適應(yīng)性改變[5,7,16-18]，但是由于當時基因組水平的研究在選擇高原適應(yīng)相關(guān)基因方面存在很多誤差，從而對藏族高原適應(yīng)遺傳機制尚無突破性的發(fā)現(xiàn)。隨著近五年群體遺傳學研究手段的迅速發(fā)展，目前利用群體遺傳學的方法能夠獲得較準確的遺傳多態(tài)性模式，例如全基因組范圍內(nèi)的選擇性清除（selective sweep）（圖 1.2）[19]與全基因組范圍內(nèi)正選基因選擇等。上述強大的生物信息學方法能夠在全基因組范圍內(nèi)分辨出選擇性清除的區(qū)域，為進一步驗證其在自然選擇過程中遺傳多態(tài)性的發(fā)生提供了重要的依據(jù)與范圍。

文 athWorkes 公司)， SQL Oracal（美國 Oracle CNA 的提取 12000 r，15 min。，取白細胞層與另一 15 mL 離心管中。見圖 2.1。

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本文編號：2790779