大龄父亲传下来更多的基因突变,这是为什么

作为男性生殖系统热点对新出现的基因。这也许解释了为什么更多的新突变是遗传自父亲比母亲。然而,它不澄清为什么大龄父亲通过比年轻人更多的突变。背后的机制长期以来,这些证据确凿的趋势仍然是一个谜。

现在,一项新的研究在《自然》杂志上由洛克菲勒大学生态学与进化科学家描述了为什么年长的雄性果蝇更有可能通过突变后代,可能人类遗传疾病的风险上点亮一盏明灯。

的研究人员李赵的实验室研究突变发生在精子的生产从生殖细胞,称为精子发生。他们发现,突变是常见的睾丸年轻和年老的果蝇,但在老苍蝇从一开始就更加丰富。此外,许多这些突变似乎被删除在年轻的果蝇精子形成身体的基因修复机制但是他们不能被固定在睾丸的苍蝇。

“我们试图测试是否老生殖系在突变修复效率较低,还是年长的生殖系就开始更多的变异,”第一作者埃文·威特说,一名研究生在实验室现在Biomarin计算生物学家药品。“我们的研究结果表明,实际上是两个。在精子形成的每个阶段,每RNA分子突变老苍蝇比年轻苍蝇。”

自我保健在基因水平

基因组保持自身整洁使用少量的修复机制。当涉及到睾丸,他们不得不加班;睾丸有任何器官的基因表达率最高。此外,基因高表达的精子发生往往有更少的突变比那些不。这听起来有悖常理,但它是有意义的:一个理论来解释为什么睾丸表达那么多认为,这可能是一种基因组基因监测机制揭示,然后剔除,突变问题。

但老精子时,研究人员发现,拿显然熄火。先前的研究表明,一个错误的transcription-coupled修复机制,只有修复转录的基因,可能是罪魁祸首。

继承或新的突变?

得到这些结果,科学家进化遗传学和基因组学实验室做单细胞测序的RNA从大约300果蝇的睾丸,大约一半的年轻人(48小时)半老(25天),推进的调查始于2019年。为了了解是否他们发现体细胞突变,或继承了苍蝇的父母,或者德novo-arising个人飞germline-they然后测序的基因组飞。他们可以每个突变是一个真正的原始文档。“我们可以直接说没有该突变的DNA一样飞在体细胞中,“威特说。“我们知道这是一个新生突变。”

这种非常规approach-inferring从单细胞基因组突变RNA序列,然后进行比较基因组数据研究人员与他们发生突变的细胞类型。“这是一个好方法来比较突变负荷之间的细胞类型,因为你可以跟随他们在精子发生,“威特说。

从果蝇睾丸RNA序列数据显示老sperm-related细胞之间的显著差异(蒂尔,左)和年轻的(粉红色,在右侧)。来源:进化遗传学和基因组学实验室。

人类的连接

下一步是分析扩大到更多的年龄组的苍蝇和测试是否这种转录修复机制可能会发生如果是,识别途径负责,威特说。“什么基因,”他想,“真驾驶的区别老和年轻的果蝇的突变修复?”

因为果蝇生殖率高,调查他们的突变模式可以提供新见解新突变的影响人类健康和进化论,赵说。

威特说:“这很大程度上是未知是否更多的突变雄性生殖系比少或多或少的突变。没有非常多的研究除了在人口水平。如果人们从衰老的父亲继承更多的突变,增加新创遗传病的几率或某些类型的癌症”。

参考:威特E,兰格CB,赵Svetec N, l .转录和突变果蝇老化生殖系的签名。自然生态与进化》2023。doi:10.1038 / s41559 - 022 - 01958 - x。

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