裸鼹鼠二倍体端粒到端粒基因组解码
Decoding the naked mole-rat genome, telomere to telomere
本文报告裸鼹鼠(Heterocephalus glaber)的二倍体、单倍型分辨、端粒到端粒基因组组装,配套 23 种组织转录组注释,并组装了近缘物种 Cape dune mole-rat(Bathyergus suillus)长读长基因组作为对照。
裸鼹形鼠以其超过30年的最长啮齿动物寿命、极低的肿瘤易感以及真社会性繁殖体系,长期吸引比较生物学与衰老研究者的关注 [1, 2]。2011年的基因组测序初步揭示了若干独特的分子适应特征 [2],此后陆续发布的多版参考基因组——例如Ensembl收录的Naked_mole-rat_maternal组装(GCA_944319715.1)[5]——使研究得以在更连续的序列背景下展开,但端粒到端粒的完整组装此前仍付阙如。抗癌机制方面,研究多集中于翻译后层面,例如高分子量透明质酸的积累与信号通路 [3];而后在表达裸鼹形鼠Has2的转基因小鼠中观察到寿命延长与肿瘤发生率下降,表明这类机制具有跨物种可移植性 [4]。换言之,序列完整性与特定生物学表型之间的因果链,迄今尚未完全打通。
本工作报道了一组二倍体、分单倍型解析、从端粒到端粒的裸鼹形鼠基因组组装,并辅以23个组织的转录组注释。该组装解析了无卫星序列的着丝粒、Y染色体,以及15号染色体上一段约25 Mb的结构多态性区域;作为对比,作者同时对寿命较短的独居近缘种——开普沙丘鼹形鼠(Bathyergus suillus)——构建了长读长主组装,把裸鼹形鼠的"非常规"特征置于系统发育背景下加以考察。
比较基因组分析揭示了几类与裸鼹形鼠独特性状相关的序列事件:包括若干与精子活力—生育力解耦相关的基因丢失,例如Irgc;以及与免疫、繁殖、基因组稳定性相关的基因扩增,其中错配修复MutL同源基因Pms1出现多达六个拷贝。这些资源为后续在特定位点上开展功能研究、直接检验寿命延长、肿瘤抑制与生殖策略的遗传基础,提供了此前不具备的完整参考。
不过,组装与注释的完成并不等于机制的阐明。例如本工作识别出的基因丢失(如Irgc)与扩增(如六个Pms1拷贝)尚需在功能实验中加以验证;而高分子量透明质酸与肿瘤抑制之间的因果关系 [3],以及Has2转基因小鼠所呈现的延寿效应 [4] 是否能完全由本组装所揭示的序列变异来解释,仍有待进一步研究。
- 1.The naked truth: a comprehensive clarification and classification of current 'myths' in naked mole-rat biology · Biol Rev Camb Philos Soc 2022
- 2.Genome sequencing reveals insights into physiology and longevity of the naked mole rat · Nature 2011
- 3.High-molecular-mass hyaluronan mediates the cancer resistance of the naked mole rat · Nature 2013
- 4.Increased hyaluronan by naked mole-rat Has2 improves healthspan in mice · Nature 2023
- 5.Naked mole-rat, Naked_mole-rat_maternal · ensembl.org 2026
来源:bioRxiv Genomics · biorxiv.org