犬类社会行为进化，染色质结构是关键
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一项关于狗的研究发现，染色质的空间结构在社会行为的进化中具有重要作用。染色质是 DNA 的一种紧密组合形式，不仅包装遗传物质，而且在基因调控中起着关键作用。
这项发表于BMC 基因组学的研究显示，DNA 的线性序列及其三维结构都与狗驯化形成的友好行为有关，为社会特征背后的分子机制带来了新的认识。
诸如社交能力等行为特征受到众多基因、它们的相互作用、环境因素和个体生活经历的影响。
由于单个基因的影响难以被检测到，2017 年，普林斯顿大学的 Bridgett vonHoldt 博士及其团队在狗的 GTF2I 基因中发现了与人类威廉姆斯 - 伯伦综合征（WB）相关的特定元素，该综合征的特征是过度社交、极度友好和颅面异常，这一发现上了头条新闻。
研究结果表明，对狗的友好性增加的选择涉及 GTF2I 基因的变化。
“该基因在神经发育以及与焦虑和社交能力相关的途径中发挥作用，很可能是驯化所形成的友好行为的关键决定因素。在我们目前的研究中，我们旨在研究基因变异如何影响包含该基因的 DNA 的 3D 结构，”该出版物的主要作者冯霍尔特说。
“GTF2I 基因有几种变体，在十个人中，有三个人身上发现了古老的、类似狼的变体。我们很好奇古老的和更现代的变体究竟如何精确影响基因功能。”基因变体源自逆转录转座子，这是可移动的、自我复制的 DNA 元素。
研究人员检查了该基因的内含子部分，该部分不产生基因的产物，但可能影响染色质——构成染色体的 DNA 和蛋白质的复合物——的空间结构，并导致基因表达产生差异。
他们依靠布达佩斯 ELTE 大学犬脑和组织库提供的狗的脑组织样本。
“脑干样本采自因医疗原因被实施安乐死并捐赠用于研究的宠物狗。”
“ELTE 动物行为学系主任 Eniko Kubinyi 博士解释道，她与遗传学家 Sára Sándor 博士以及兽医 Kálmán Czeibert 博士共同建立了这个库，并且依靠匈牙利科学院的资助来维持运转。”
“所检测的基因能够调节其他基因的表达，所以预计它在整个大脑中均有表达。”
“由反转录转座子插入所引起的新调控 DNA 片段通常会从基因组中被消除。”
“有趣的是，在 GTF2I 基因的一个内含子中，古代狼的基因组在很大程度上接纳了插入的片段，然而现代狗的基因组却拒绝了它，”
“这种逆转录转座子的存在或缺失与 GTF2I 处改变了的 3D 染色质结构有关，可能对调节细胞外基质和 GTF2I 剪接的途径产生下游影响。
“这与人类的情况类似，许多威廉姆斯综合征（WB）患者由于细胞外基质异常和 GTF2I 功能改变而出现颅面异常。实际上，我们报告了狗的超社交行为与人类威廉姆斯 - 贝伦综合征之间假定的分子趋同。”
当某些物种保留相同的突变而其他物种没有保留时——如狼和狗之间的差异所见——这种调节作用可能在进化上具有重要意义。在没有逆转录转座子的情况下，狼中存在的 DNA 环在狗中不会形成，这可能解释了这两个物种在神经认知特征以及因此在社会行为方面的一些差异。
研究人员希望他们的结果将凸显，不仅基因组碱基序列，而且其 3D 结构都会影响行为。
更多信息： Dhriti Tandon 等人，与改变的三维染色质状态相关的犬类超社交性结构变异体，《BMC 基因组学》（2024 年）。 DOI: 10.1186/s12864-024-10614-6
