抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室

2024年4月19日，孙林课题组在Genes (Basel)上发表题为“Inverse and Proportional Trans Modulation of Gene Expression in Human Aneuploidies”的文章。研究基于人类常染色体和性染色体非整倍体的转录组数据，揭示了人类非整倍体中存在反式作用和补偿机制，有助于理解不平衡基因组和疾病状态下的基因表达调控。

遗传不平衡性指的是改变单个染色体或大染色体片段（非整倍体）的剂量对表型的影响比改变基因组中整组染色体（倍性）更严重的现象。在人类中，只有整个常染色体非整倍体的13、18和21三体可以存活到出生，而只有21三体可以存活到成年。

为了研究人类非整倍体中基因表达的全基因组调节模式，探究反式作用和剂量补偿是否也存在于人类基因组中，孙林课题组对来自公共数据库的人类常染色体非整倍体（13、18和21三体）和性染色体非整倍体（XO和XXY）的RNA测序数据进行了分析，发现人类非整倍体细胞中存在反式调节，并且剂量补偿也发生在不同染色体上的基因子集上。我们还发现 lncRNAs 对非整倍体变异的反应比 mRNA 强。尽管 X 染色体很大，但性染色体非整倍体显示全基因组调节要少得多，这说明了 X 失活可以有效减轻剂量敏感调节基因的有害影响。此外，研究者还分析了剂量敏感转录因子的关系及其对靶点的影响。总之，这些研究表明，人类非整倍体以与其他物种类似的方式导致基因表达的广泛全基因组调节。

北京师范大学生命科学学院博士毕业生张帅为本文的第一作者。北京师范大学孙林副教授和美国密苏里大学James Birchler院士为本文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基面上项目的资助。