研究确定基因多样性的人类皮肤颜色
人口特征肤色的广泛的调色板。但直到现在,一些基因已被证明有助于正常的皮肤颜色的变化,这些主要是通过研究发现了欧洲人。
现在,一项研究不同的非洲组织宾夕法尼亚大学遗传学家已经确认新的相关基因变异皮肤色素沉着。研究结果有助于解释绝大范围皮肤颜色在非洲大陆,阐明人类进化和通知的理解遗传危险因素等条件的皮肤癌。
“我们已经确定了新的基因变异导致的遗传基础中最引人注目的是变量特征之一现代人类Tishkoff莎拉说:“潘集知识和大卫·林恩教授Silfen大学教授在遗传学和生物学与任命佩雷尔曼医学院和学校的艺术与科学。“当人们认为非洲的肤色最会认为的深色皮肤,但我们表明,在非洲有大量的变异,从皮肤轻如一些亚洲人最黑暗在全球水平和介于两者之间的。我们确定基因变异影响这些特征,表明突变影响光与暗的皮肤已经存在了很长时间,因为现代人的起源。”
研究结果发表在《华尔街日报》科学。Tishkoff、资深作者与第一作者尼古拉斯·克劳福德和实验室成员,博士后,和多机构研究、国际团队。
Tishkoff长期以来非洲人口的遗传学研究,观察特征如身高、乳糖耐受性,苦味敏感性和高海拔适应。肤色成为感兴趣的特征从她的工作经验在欧洲大陆,看到跨组呈现多样性。
“在人类皮肤颜色是一个典型的变量特征,被认为是自适应,“Tishkoff说。“分析的遗传基础的皮肤颜色的变化揭示了如何自适应特征演变,包括那些在疾病风险中发挥作用。”
光和黑皮肤色素带来好处:深色皮肤,例如,被认为有助于防止的一些负面影响紫外线曝光,而较轻的皮肤能够更好地促进合成维生素D的紫外线照射较低的地区。
客观地捕捉的范围在非洲的皮肤色素沉着,Tishkoff和他的同事使用一种颜色计来测量皮肤的光反射超过2000非洲人从种族和遗传多样化的人群。他们把内心的测量臂,当阳光照射是最小的。的测量可以用来推断水平皮肤黑色素。他们获得了一系列测量;最黑暗的皮肤在Nilo-Saharan牧区人口在非洲东部,和最轻的皮肤在圣狩猎数量在非洲南部。
研究人员获得的遗传信息从近1600人,调查超过400万整个基因组单核苷酸多态性,可能不同的DNA代码的地方一个“字母”。From this dataset the researchers were able to do a genome-wide association study and found four key areas of the genome where variation closely correlated with skin color differences.
该地区最强协会是在SLC24A5基因,这是众所周知的一个变种扮演一个角色在光肤色在欧洲南部和一些亚洲人口和30000多年前出现。这变种是常见的人群在埃塞俄比亚和坦桑尼亚已知祖先来自东南亚和中东,这表明它是在非洲的区域,根据其频率,可能是积极的选择。
另一个地区,它包含了MFSD12基因,有第二个最强协会皮肤色素沉着。这个基因表达在低水平在白癜风患者皮肤脱色条件,皮肤失去色素在某些领域。
“我还记得“啊哈!当我们看到这个基因是与白癜风有关,”克劳福德说。“这是当我们知道我们会找到一些新的和令人兴奋的。”
研究小组发现,这种基因的突变和周围,与黑暗色素出席高频Nilo-Saharan血统的人群中,谁往往有很黑的皮肤,以及跨撒哈拉以南的人群,除了圣,他们往往有较轻的皮肤。他们还发现了这些变异,以及其他与黑皮肤色素沉着,在南亚印度和Australo-Melanesian人群,他们往往最黑暗的非洲以外的皮肤颜色。
“头发纹理等特征的起源,肤色和声望,这之间共享一些在美拉尼西亚和澳大利亚的土著居民和撒哈拉以南的非洲国家一样,一直是一个谜。”Tishkoff said. "Some have argued it's because of convergent evolution, that they independently evolved these mutations, but our study finds that, at基因与肤色有关,他们有相同的变异与黑皮肤的非洲人。
“我们的数据是一致的提议的早期移民事件现代人类从非洲南部沿岸的亚洲和Australo-Melanesia和二次迁移事件到其他地区。然而,也有可能有一个非洲的来源人口包含的遗传变异与光和黑皮肤,与黑暗色素相关的变异只保持在南亚和Australo-Melanesians和迷失在其他欧亚混血由于自然选择。”
也感兴趣的是,基因变异MFSD12,OCA2,HERC2与光有关皮肤色素沉着在非洲圣人口的最高频率,世界上最古老的遗传谱系,以及欧洲人。
MFSD12黑色素细胞中高度表达,细胞产生黑色素。验证基因的作用导致皮肤色素沉着,研究者们阻止了细胞中表达的基因在文化,发现真黑素的生产,增加色素类型负责黑色和棕色的皮肤,头发和眼睛的颜色。敲出导致斑马鱼基因细胞,产生黄色色素的流失。和老鼠,摧毁了从刺鼠基因改变了他们的外套的颜色,造成头发红色和黄色色素,均匀的灰色通过消除生产素,一种色素还发现在人类身上。
“除了一项研究表明MFSD12与白癜风有关病变,我们不知道其他,”克劳福德说,“所以这些功能化验是至关重要的。”
“我们超越大多数功能检测全基因组关联研究,“Tishkoff说,“发现敲门MFSD12极大地影响了色素的鱼和老鼠。指出这是一个很跨物种保存特征。
“我们不知道为什么,但阻断该基因导致的损失素生产和真黑素产量的增加,“Tishkoff补充道。“我们还显示,非洲人MFSD12表达水平较低,这是讲得通的,低水平的基因意味着更多的真黑素生产。”
Michael是合作者的工作,部门的教授病理学和实验室医学和生理学在费城儿童医院和宾夕法尼亚大学医学证明MFSD12基因影响真黑素色素以小说的方式。不同于其他色素基因表达主要集中在黑素体,产生黑色素的细胞器,MFSD12在溶酶体表达,不同的细胞器的黑素体产生真黑素。
“我们的研究结果建议必须有某种as-yet-uncharacterized相声的形式使真黑素的溶酶体与黑素体,”马克说。“弄清楚这是怎么可能提供新的思想操纵肤色的方法进行治疗。
马克说,“此外,损失的事实MFSD12表达了相反的影响在两种类型的黑色素,增加真黑素生产而抑制素,表明黑素体,让素可能更比那些让真黑素与溶酶体相关的。”
对肤色附加在被发现OCA2和HERC2基因,与皮肤、眼睛和头发颜色变化在欧洲,尽管突变确定小说。突变OCA2还导致白化病的一种形式,在非洲人比其他人群更常见。研究人员观察到一个邻近基因的遗传变异,HERC2负责监管的表达OCA2。在OCA2在欧洲,他们发现了一个变异常见和圣与较短的版本相关联的蛋白质,以改变功能。他们观察到的信号平衡的选择OCA2,这意味着两个不同版本的基因一直保持,在这种情况下超过600000年了。
Tishkoff:“这告诉我们说,“可能有一些选择性力量维护这两个等位基因。这个基因可能在其他方面发挥作用的人体生理学是重要的。”
最后一个研究人员发现基因区域与肤色包括紫外线反应中起到重要作用的基因和黑色素瘤的风险。候选基因在该地区DDB1,参与修复DNA后暴露于紫外线光。
“非洲人没有黑色素瘤通常Tishkoff说。“这些基因附近的变异是最高的人口居住在紫外线强度最高的地区,因此他们可能发挥作用在紫外线的保护。”
研究小组发现的突变在调节中发挥作用DDB1和附近其他基因的表达。
“虽然我们还不知道的机制DDB1影响色素,是感兴趣的注意,这个基因是高度保守的跨物种,色素在植物中也扮演了重要的角色,如西红柿、“Tishkoff说。
团队看到基因组的证据表明,这一地区一直是强大的自然选择的目标以外的非洲;突变与光肤色在非洲的近100%频率,一些例子之一的“选择性扫描”在所有欧洲人群;选择性清扫的年龄大约在60000年到80000年的历史,在现代人类走出非洲的移民。
一个额外的外卖从这个工作是一个更广泛的肤色在人类的进化。大部分的遗传变异与光明与黑暗色素的研究似乎起源于300000多年前,和一些出现于大约100万年前,在现代人类的出现。这些变异的旧版本在许多情况下是与较轻的皮肤,这表明人类的祖先状态也许是中等色素而不是肤色的皮肤。
“如果你刮胡子黑猩猩,光色素沉着,“Tishkoff说,“因此,肤色在现代人类的祖先可能是相对较轻。很有可能,当我们失去了头发覆盖我们的身体从森林搬到开阔的草原,我们需要深色皮肤。突变影响光与暗的皮肤都继续在人类进化,即使在过去的几千年。”
Tishkoff指出,非洲人口的工作强调了多样性和缺乏支持生物种族的概念。
“许多新基因变异基因和我们确认与肤色有关非洲以外的可能永远不会被发现,因为他们并非是高度可变的,“Tishkoff说。“有这么多的多样性在非洲不是经常赞赏。没有这样的东西作为一个非洲的种族。我们表明,皮肤的颜色是非常变量在非洲大陆,并仍在不断发展。进一步说,在大多数情况下,相关的遗传变异与光皮肤出现在非洲。”
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