由纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员领导，并于1月23日在线发表细胞在美国，这项研究的重点是生物学的一个奥秘:迄今为止，人类精子细胞激活的基爱博网投领导者因数量最多(90%)，这种模式在老鼠、鸟类甚至果蝇等其他物种中也有发现。大多数器官中的细胞表达大约60%的遗传密码，或者只是一种细胞类型完成其特定工作所需的基因子集。

“现在看来很明显，精子在发育过程中激活了更多的基因，因为这样做会使它们通过DNA修复过程，并保护即将遗传的信息的完整性，”资深作者、纽约大学朗格尼健康中心计算医学研究所所长柳井博士说。

柳井正也是纽约大学格罗斯曼医学院生物化学和分子药理学教授，他补充说:“我们还发现，精子中的这种修复在激活或转录频率较低的基因中不太活跃。”“这支持了这样一种理论，即进化将转录频率作为一种杠杆，提高转录频率以保存某些基因中的DNA代码，但在有助于生存的情况下，降低转录频率以使其他地方发生变化。”

未激活、未修复、在精子中自由积累变化的基因的一个例子是那些与免疫有关的基因，如果身体要识别和攻击不断变化的细菌和病毒入侵者，这些基因必须不断进化。

超越适者生存

为了进行这项新研究，作者在单细胞分辨率下分析了精子成熟过程中的基因表达模式。他们首先收集了人类睾丸组织样本，从自愿的志愿者那里进行了活组织检查。然后，他们利用微流体技术，将样本中的所有细胞放入一个足够大的管子中，让它们排成一列流过。

在试管内，每个细胞都被推入自己的水滴中，水滴就像一个迷你试管，酶打开细胞，然后将细胞特异性条形码附着在每个转录的遗传物质片段上。然后，这些标记的转录本被用来绘制精子成熟过程中每个阶段哪些基因被激活的图谱。然后，研究小组将这些发现与人口数据库中已知的DNA变异进行交叉比对，以估计特定基因的修复频率。

令人惊讶的是，研究人员发现，在精子细胞发育过程中激活几次的基因比未表达的基因包含的DNA编码错误少15- 20%，这种差异归因于转录偶联修复(TCR)。在基因表达的第一步转录过程中，这个过程替换了有缺陷的DNA片段，就在它们包含的指令被转化为相关的遗传物质RNA之前。然后，RNA转录物被读取以构建构成细胞结构和信号的蛋白质。

包括转录在内的细胞过程，以及环境中的毒素，不断地将错误引入DNA链，而TCR会清除一些改变的代码。研究人员说，不同之处在于，精子细胞似乎比正常情况下将TCR应用于更多的基因，但在蛋白质形成之前，通过未知的机制阻止基因表达。

下一步，研究小组将寻求确认精子来源的遗传变化是否更常发生在精子成熟过程中未表达的基因中。

这可能揭示了许多与衰老父亲精子变化有关的遗传疾病的原因。众所周知，男性生殖细胞在人的一生中会分裂和繁殖，每次都会出现错误。作者说，这可能为精子中普遍存在的扫描提供了理论依据，因为每个女性在子宫内接受的卵细胞在她的余生中不会繁殖。

此外，研究小组将确定大脑细胞(也表达了很大比例的基因)是否像精子细胞一样进行“转录扫描”，以及扫描是否随着年龄的增长而失败，从而增加患神经退行性疾病的风险。胚胎干细胞也显示出高转录、低突变的特征，这可能表明在发育过程中存在这种扫描。

柳井正实验室的博士研究生、第一作者夏波问道:“适者生存是进化理论的基础，但如果其他机制在自然选择对哪些基因类型起作用之前更容易发生变化呢?”“睾丸的这种偏见会产生巨大的影响，但只有在进化的时间尺度上，比如数百万年。”

除了Xia和Yanai，来自纽约大学格Grossman医学院的研究作者还有Yun Yan, Maayan Baron, Florian Wagner, Dalia Barkley, Marta Chiodin, Sang Kim, David Keefe, Joseph Alukal和Jef Boeke。这项研究由纽约大学格罗斯曼医学院资助。