国家基因库参与沙鼠基因组研究，揭示沙鼠为何易感糖尿病

华大集团BGI · 公众号 · 生物 · 2017-07-04 17:43

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沙鼠是目前少有的可以作为研究二型糖尿病的模式生物，是沙鼠亚科 Gerbillinae 的一个成员，生活在极端的荒漠环境中。长期对缺水和食物极端环境的适应影响了沙鼠对糖分代谢能力。对沙鼠进行高糖分食物喂养，会使沙鼠容易肥胖，发展出糖尿病相关特征，导致胰腺衰竭甚至死亡。PDX1是胰岛细胞中表达的基因，参与调控胰岛素分泌和其他胰岛激素基因作用。在之前的研究中，研究人员并未在沙鼠及其同一亚科（Gerbillinae）的物种中找到PDX1基因，却在该亚科最邻近的物种非洲刺毛鼠（Acomys cahirinus）发现了这个基因。因此，研究人员猜测沙鼠亚科的物种在演化过程中丢失了这个基因，从而使沙鼠变得对糖尿病易感。但在进一步的研究中，发现这个基因跟胚胎中的胰腺发育相关，在小鼠中剔除这个基因会使小鼠在生长中因胰腺缺失而导致死亡，所以也有不少学者推测沙鼠不可能丢失该基因。

为了解决以上问题，揭示沙鼠获得糖尿病的机制，研究人员对沙鼠基因组进行测序，同时对沙鼠的肝脏、胰腺与十二指肠组织进行了转录组分析。研究人员在初始组装的基因组版本中并未找到PDX1及其附近共88个基因，但是在转录组中却能识别出了同源序列，而且转录组中PDX1及其他在基因组丢失的基因序列的GC含量都异乎寻常的高，这一结果暗示了在基因组上未能识别这些序列可能是由于高 GC 含量导致的偏差造成的。因此研究人员进一步分离出了高GC含量的基因组区域，并用Miseq对这段区域进行加测和重新对基因组进行组装，最终在重新组装的基因组中找到了PDX1基因及其附近的其他基因。