探索性别偏向的疾病的基因,包括红斑狼疮

许多人类疾病可以在他们的患病率男性和女性之间的差异,表现,发病严重程度和年龄。例子包括红斑狼疮,超过80%的患者是女性;阿尔茨海默氏症,女性有较高的发病率,会更快的认知能力下降;和COVID-19感染在男性经常更严重。

这些性别差异可能由于性染色体的遗传基础。X染色体-性染色体的两个已知扮演重要的角色在人类发展和疾病。由宾夕法尼亚州立大学医学院的最新研究首次揭示了性别偏向的疾病可以归因于基因逃避X染色体失活(XCI),这一过程确保女性不会在X染色体基因过表达。

团队开发了一个遗传工具可以识别这些XCI逃脱基因,它也可以帮助确定女性是否会开发一个性别偏向的疾病,如果疾病随着时间的推移会逐渐恶化。工具甚至可能是有用的在理解性别差异在COVID-19免疫反应,随着疾病被认为产生更严重的症状,男性死亡率高于女性。

“X染色体中扮演一个重要的角色在人类发展和疾病,但是X染色体经常忽略了人类遗传研究中由于数据的分析的生物信息学挑战,”劳拉·卡雷尔说,生物化学和分子生物学副教授,宾夕法尼亚州立大学医学院的。“我们会围绕这些挑战和新方法允许我们识别XCI逃脱在性别偏向的疾病基因和评估他们的作用。通过进一步的研究和调整,我们认为它可以作为预测工具在这些障碍和可能会导致新的疾病治疗和干预措施的识别。”

人类基因组被组织成23对染色体,一对性染色体。这双有两个X染色体的女性和一个X和一个Y染色体的男性。早期胚胎发育的女性,一个两个X染色体随机灭活,以确保像男性一样,只有一个基因拷贝的X染色体,一个继承了女性的母亲或一个继承她的父亲——发生在每一个细胞。

“女性,大约30%的X染色体上的基因逃脱这种失活——或者XCI——让他们两个功能基因的副本,“卡雷尔说。“现在的问题是,在这些基因的两个拷贝使女性更容易受到特征,如红斑狼疮、显示性偏见?”

要回答这个问题,关键的第一步是确定XCI逃脱的基因。然而,进行chromosome-wide分析困难是由于在早期发展XCI的随机性质,XCI影响X染色体,雌性继承自一个父在某些细胞,但是其他X在其他细胞。

在他们的研究,8月23日发表在《基因组研究》杂志上,研究人员开发出一种新颖的统计模型,称为XCIR RNA-seq x染色体(失活),可以使用散装RNA-sequencing数据识别XCI逃脱基因,基因数据的类型。方法分别计算多少从每个X染色体基因表达。一个基因被认为是为了逃避XCI如果表达式的比率两个X染色体基因有很大区别是X灭活。该方法优于其他方法,因为它可以更有效地处理错误引起的下一代测序技术和复杂的生物学XCI。

“我们的方法——提供一个直观的,证据确凿的,免费的软件——比替代方法和更强大的计算有效处理大型人口规模的数据集,”不管刘大江说,公共卫生学院的副教授科学和生物化学和分子生物学、宾夕法尼亚州立大学医学院的。

团队应用其方法包括近一百万人的数据集,并确定了数以百计的特征,包括男性——或者“女性占优势的疾病,如红斑狼疮、可能影响这些基因逃脱XCI。如图所示由别人,逃避也导致阿尔茨海默病的基因和响应COVID-19感染。

“我们已经开发出的方法建立XCI状态所需人数规模方面的数据集,”刘说。“这项工作强调了增加的重要性XCI逃脱“女性占优势的疾病和基因可能有一天被用来精确预测疾病。重要的是,更好的理解性染色体将是一个重要的步骤在解决两性健康差异。”

参考:Sauteraud R,斯塔尔J,詹姆斯J, et al . 2021。推断基因逃避x染色体失活了重要贡献变量逃避性别偏向的疾病的基因。基因组研究。doi:10.1101 / gr.275677.121。

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