中国都江堰汉族人群线粒体DNA 控制区遗传变异与长寿的相关性研究

随着社会的进步和医疗卫生水平的不断提高，人类获得了更高的平均寿 命，很多国家都步入了老龄化社会的行列。由于长寿具有遗传的倾向，所以 科学家们致力于人类长寿及衰老性疾病发生机理的研究，目的是为了使人类 在获得更长寿命的同时能够抵御或减缓老年性疾病的侵袭，远离衰老带来的 困扰，享受高质量的生活。 线粒体是真核生物的重要细胞器，具有长度为约为16569bp 的环状 DNA 分子。在人类群体，特别是欧洲群体的相关性研究中，线粒体DNA （mtDNA）编码区和控制区的一些多态性位点显示出与长寿及衰老性疾病的 相关。特别是mtDNA 控制区的C150T 变异除了在多个长寿人群中富集之外， 更是具有改变mtDNA 重链复制起始位点的功能。 为了探讨mtDNA 控制区多态性位点与中国汉族长寿人群是否存在相关 性，本研究在中国四川省都江堰地区采集了556 名年龄90 至108 岁的互无 关系的长寿老人血液样本，其中男性202 名，女性354 名。同时还采集了 214 名长寿老人的亲属和312 名无关对照的血液样本，年龄分别在10 至69 岁之间和22 到73 岁之间。我们对这些样本的mtDNA 通过测序和RFLP 等 手段进行了扫描，采集并记录了mtDNA 单倍型类群信息和控制区位点多态 信息。 在该人群中，本研究发现mtDNA 的主要单倍型类群与长寿没有显著的 相关性，总体单倍型类群频率分布在三个组别中基本一致（p=0.318）。对 mtDNA 控制区C150T 变异的频率在三个组别中做了包括总体频率差异，区 分mtDNA 单倍型类群的频率差异，区分样本性别的频率差异以及mtDNA 单倍型类群与性别信息联合的频率差异的分析。虽然在个别的比较中得到了 显著差异，但经过多重检验校正后，结果均变得不显著。此外，对146、152189 和195 等四个同样处于mtDNA 控制区复制起始区域的变异位点的初步 分析，同样没有获得显著的差异。不支持此前在欧洲长寿人群和日本长寿人 群得到的结论。 综上所述，本研究第一次在中国汉族人群中对mtDNA 控制区多态性与 长寿的相关性进行了研究。mtDNA 与人类长寿的关系还有待于更深层次的 机理性研究和功能性研究来揭示。

The complete mitochondrial genome sequence of the cutlassfish Trichiurus japonicus (Perciformes: Trichiuridae) : Genome characterization and phylogenetic considerations

Mitochondrial genome sequence and structure analysis has become a powerful tool for studying molecular evolution and phylogenetic relationships. To understand the systematic status of Trichiurus japonicus in suborder Scombroidei, we determined the complete mitochondrial genome (mitogenome) sequence using the long-polymerase chain reaction (long-PCR) and shotgun sequencing method. The entire mitogenome is 16,796 by in length and has three unusual features, including (1) the absence of tRNA(Pro) gene, (2) the possibly nonfunctional light-strand replication origin (O-L) showing a shorter loop in secondary structure and no conserved motif (5'-GCCGG-3'), (3) two sets of the tandem repeats at the 5' and 3' ends of the control region. The three features seem common for Trichiurus mitogenomes, as we have confirmed them in other three T. japonicus individuals and in T nanhaiensis. Phylogenetic analysis does not support the monophyly of Trichiuridae, which is against the morphological result. T. japonicus is most closely related to those species of family Scombridae; they in turn have a sister relationship with Perciformes members including suborders Acanthuroidei, Caproidei, Notothenioidei, Zoarcoidei, Trachinoidei, and some species of Labroidei, based on the current dataset of complete mitogenome. T japonicus together with T. brevis, T lepturus and Aphanopus carbo form a clade distinct from Lepidopus caudatus in terms of the complete Cyt b sequences. T. japonicus mitogenome, as the first discovered complete mitogenome of Trichiuridae, should provide important information on both genomics and phylogenetics of Trichiuridae. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Lack of genetic differentiation in the shrimp Penaeus chinensis in the northwestern pacific

Genetic differentiation of the shrimp Penaeus chinensis in the Yellow Sea and Bohai Sea was investigated using the mitochondrial control region (CR). RFLP of a partial CR segment (613 bp) shows that 106 out of 122 (86.9%) individuals from six sampling localities along the coast of northern China and the west coast of the Korean Peninsula share the same haplotype, and the haplotype frequencies among localities are not significantly different. The findings are further confirmed by sequencing the complete CR. Divergence of the complete CR (992 bp) is less than 1.6% in 14 individuals from the six localities. F-statistics based on RFLP data and the TCS network of sequencing data suggest little genetic differentiation of P. chinensis in the Yellow Sea and Bohai Sea. Mismatch analysis suggests a rapid expansion of P. chinensis population to the Yellow Sea and the Bohai Sea, which probably occurred with the rapid rise in sea level after the last glacial maximum. Despite the lack of genetic heterogeneity, we propose that P. chinensis populations in this region should be treated as separate management units, as fishery management programs have to be applied on a local basis by different governments.

Complete mitochondrial genome of the Asian paddle crab Charybdis japonica (Crustacea: Decapoda: Portunidae): gene rearrangement of the marine brachyurans and phylogenetic considerations of the decapods

Given the commercial and ecological importance of the Asian paddle crab, Charybdis japonica, there is a clearly need for genetic and molecular research on this species. Here, we present the complete mitochondrial genome sequence of C. japonica, determined by the long-polymerase chain reaction and primer walking sequencing method. The entire genome is 15,738 bp in length, encoding a standard set of 13 protein-coding genes, two ribosomal RNA genes, and 22 transfer RNA genes, plus the putative control region, which is typical for metazoans. The total A+T content of the genome is 69.2%, lower than the other brachyuran crabs except for Callinectes sapidus. The gene order is identical to the published marine brachyurans and differs from the ancestral pancrustacean order by only the position of the tRNA (His) gene. Phylogenetic analyses using the concatenated nucleotide and amino acid sequences of 13 protein-coding genes strongly support the monophyly of Dendrobranchiata and Pleocyemata, which is consistent with the previous taxonomic classification. However, the systematic status of Charybdis within subfamily Thalamitinae of family Portunidae is not supported. C. japonica, as the first species of Charybdis with complete mitochondrial genome available, will provide important information on both genomics and molecular ecology of the group.

The complete mitochondrial genome of the mantid shrimp Oratosquilla oratoria (Crustacea: Malacostraca: Stomatopoda): Novel non-coding regions features and phylogenetic implications of the Stomatopoda

The complete mitochondrial (mt) genome sequence of Oratosquilla oratoria (Crustacea: Malacostraca: Stomatopoda) was determined; a circular molecule of 15,783 bp in length. The gene content and arrangement are consistent with the pancrustacean ground pattern. The mt control region of O. oratoria is characterized by no GA-block near the 3' end and different position of [TA(A)]n-blocks compared with other reported Stomatopoda species. The sequence of the second hairpin structure is relative conserved which suggests this region may be a synapomorphic character for the Stomatopoda. In addition, a relative large intergenic spacer (101 bp) with higher A + T content than that in control region was identified between the tRNA(Glu) and tRNA(Phe) genes. Phylogenetic analyses based on the current dataset of complete mt genomes strongly support the Stomatopoda is closely related to Euphausiacea. They in turn cluster with Penaeoidea and Caridea clades while other decapods form a separate group, which rejects the monophyly of Decapoda. This challenges the suitability of Stomatopoda as an outgroup of Decapoda in phylogenetic analyses. The basal position of Stomatopoda within Eumalacostraca according to the morphological characters is also questioned. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Are the native giant tortoises from the Seychelles really extinct? A genetic perspective based on mtDNA and microsatellite data.

The extinction of the giant tortoises of the Seychelles Archipelago has long been suspected but is not beyond doubt. A recent morphological study of the giant tortoises of the western Indian Ocean concluded that specimens of two native Seychelles species survive in captivity today alongside giant tortoises of Aldabra, which are numerous in zoos as well as in the wild. This claim has been controversial because some of the morphological characters used to identify these species, several measures of carapace morphology, are reputed to be quite sensitive to captive conditions. Nonetheless, the potential survival of giant tortoise species previously thought extinct presents an exciting scenario for conservation. We used mitochondrial DNA sequences and nuclear microsatellites to examine the validity of the rediscovered species of Seychelles giant tortoises. Our results indicate that the morphotypes suspected to represent Seychelles species do not show levels of variation and genetic structuring consistent with long periods of reproductive isolation. We found no variation in the mitochondrial control region among 55 individuals examined and no genetic structuring in eight microsatellite loci, pointing to the survival of just a single lineage of Indian Ocean tortoises.

Genetic evaluation of a proposed introduction: the case of the greater prairie chicken and the extinct heath hen.

Population introduction is an important tool for ecosystem restoration. However, before introductions should be conducted, it is important to evaluate the genetic, phenotypic and ecological suitability of possible replacement populations. Careful genetic analysis is particularly important if it is suspected that the extirpated population was unique or genetically divergent. On the island of Martha's Vineyard, Massachusetts, the introduction of greater prairie chickens (Tympanuchus cupido pinnatus) to replace the extinct heath hen (T. cupido cupido) is being considered as part of an ecosystem restoration project. Martha's Vineyard was home to the last remaining heath hen population until its extinction in 1932. We conducted this study to aid in determining the suitability of greater prairie chickens as a possible replacement for the heath hen. We examined mitochondrial control region sequences from extant populations of all prairie grouse species (Tympanuchus) and from museum skin heath hen specimens. Our data suggest that the Martha's Vineyard heath hen population represents a divergent mitochondrial lineage. This result is attributable either to a long period of geographical isolation from other prairie grouse populations or to a population bottleneck resulting from human disturbance. The mtDNA diagnosability of the heath hen contrasts with the network of mtDNA haplotypes of other prairie grouse (T. cupido attwateri, T. pallidicinctus and T. phasianellus), which do not form distinguishable mtDNA groupings. Our findings suggest that the Martha's Vineyard heath hen was more genetically isolated than are current populations of prairie grouse and place the emphasis for future research on examining prairie grouse adaptations to different habitat types to assess ecological exchangeability between heath hens and greater prairie chickens.

Independent evolutionary origins of landlocked alewife populations and rapid parallel evolution of phenotypic traits.

Alewife, Alosa pseudoharengus, populations occur in two discrete life-history variants, an anadromous form and a landlocked (freshwater resident) form. Landlocked populations display a consistent pattern of life-history divergence from anadromous populations, including earlier age at maturity, smaller adult body size, and reduced fecundity. In Connecticut (USA), dams constructed on coastal streams separate anadromous spawning runs from lake-resident landlocked populations. Here, we used sequence data from the mtDNA control region and allele frequency data from five microsatellite loci to ask whether coastal Connecticut landlocked alewife populations are independently evolved from anadromous populations or whether they share a common freshwater ancestor. We then used microsatellite data to estimate the timing of the divergence between anadromous and landlocked populations. Finally, we examined anadromous and landlocked populations for divergence in foraging morphology and used divergence time estimates to calculate the rate of evolution for foraging traits. Our results indicate that landlocked populations have evolved multiple times independently. Tests of population divergence and estimates of gene flow show that landlocked populations are genetically isolated, whereas anadromous populations exchange genes. These results support a 'phylogenetic raceme' model of landlocked alewife divergence, with anadromous populations forming an ancestral core from which landlocked populations independently diverged. Divergence time estimates suggest that landlocked populations diverged from a common anadromous ancestor no longer than 5000 years ago and perhaps as recently as 300 years ago, depending on the microsatellite mutation rate assumed. Examination of foraging traits reveals landlocked populations to have significantly narrower gapes and smaller gill raker spacings than anadromous populations, suggesting that they are adapted to foraging on smaller prey items. Estimates of evolutionary rates (in haldanes) indicate rapid evolution of foraging traits, possibly in response to changes in available resources.

Predicting toxic species concentrations in a full-scale vitiated fire

A toxicity model on dividing the computational domain into two parts, a control region (CR) and a transport region (TR), for species calculation was recently developed. The model can be incorporated with either the heat source approach or the eddy dissipation model (EDM). The work described in this paper is a further application of the toxicity model with modifications of the EDM for vitiated fires. In the modified EDM, chemical reaction only occurs within the CR. This is consistent with the approach used in the species concentration calculations within the toxicity model in which yields of combustion products only change within the CR. A vitiated large room-corridor fire, in which the carbon monoxide (CM) concentrations are very high and the temperatures are relatively low at locations distant from the original fire source, is simulated using the modified EDM coupled with the toxicity model. Compared with the EDM, the modified EDM provide significant improvements in the predictions of temperatures at remote locations. Predictions of species concentrations at various locations follow the measured trends. Good agreements between the measured and predicted species concentrations are obtained at the vitiated fire stage.

Genetic and migratory evidence for sympatric spawning of tropical Pacific eels from Vanuatu

The spawning areas of tropical anguillid eels in the South Pacific are poorly known, and more information about their life histories is needed to facilitate conservation. We genetically characterized 83 out of 84 eels caught on Gaua Island (Vanuatu) and tagged 8 eels with pop-up satellite transmitters. Based on morphological evidence, 32 eels were identified as Anguilla marmorata, 45 as A. megastoma and 7 as A. obscura. Thirteen of these eels possessed a mitochondrial DNA sequence (control region, 527 bp) or nuclear haplotype (GTH2b, 268 bp) conflicting with their species designation. These individuals also had multi-locus genotypes (6 microsatellite loci) intermediate between the species, and 9 of these eels further possessed heterozygote genotypes at species-diagnostic nuclear single nucleotide polymorphisms (SNPs). We classified these individuals as possibly admixed between A. marmorata and A. megastoma. One A. marmorata and 1 A. megastoma migrated 634 and 874 km, respectively, towards the border between the South Equatorial Current and the South Equatorial Counter Current. Both species descended from around 200 m depth at night to 750 m during the day. Lunar cycle affected the upper limit of migration depths of both species. The tags remained attached for 3 and 5 mo and surfaced <300 km from the pop-up location of a previously tagged A. marmorata pop-up location. A salinity maximum at the pop-up locations corresponding to the upper nighttime eel migration depths may serve as a seamark of the spawning area. The similar pop-up locations of both species and the evidence for admixture suggest that these tropical eels share a sympatric spawning area.

Global mitochondrial DNA phylogeography and population structure of the silky shark, Carcharhinus falciformis

Globally, sharks are under enormous pressure from fishing efforts. One such species is the silky shark, Carcharhinus falciformis, which occurs in all the Earth’s tropical oceans and is captured in large numbers in pelagic fisheries. Regionally, the silky shark is listed as Vulnerable to Near Threatened by the International Union for the Conservation of Nature due to high levels of direct and by catch exploitation. Despite major conservation concerns about this species, little is known about its genetic status and level of demographic or evolutionary connectivity among its regional distributions. We report a genetic assessment of silky sharks sampled across a major portion of the species’ global range. We sequenced the complete mitochondrial DNA control region from 276 individuals taken from the western Atlantic and Indo-Pacific Oceans and the Red Sea. Overall, haplotype and nucleotide diversities were relatively large (0.93 ± 0.01 and 0.61 ± 0.32 %, respectively). Nucleotide diversity in Indo-Pacific sharks, however, was significantly lower and about half that in Atlantic sharks. Strong phylogeographic partitioning occurred between ocean basins. Furthermore, shallow but significant pairwise statistical differentiation occurred among most regional samples within the Indo-Pacific, but not the western Atlantic. Overall, at least five mitochondrial DNA populations of silky sharks were identified globally. Despite historically large population sizes, silky sharks appear to be isolated on relatively small spatial scales, at least in the Indo-Pacific, indicating that conservation and management efforts will need to be exerted at relatively small scales in a pelagic and highly vagile species.

Genetic evidence fails to discriminate between Macroramphosus gracilis Lowe 1839 and Macroramphosus scolopax Linnaeus 1758 in Portuguese waters

Fish belonging to the genus Macroramphosus are distributed throughout the Atlantic, Indian and PaciWc oceans. Some authors consider this genus monotypic, Macroramphosus scolopax being the only valid species. Other authors consider (based on several morphological and ecological characters) that another species (Macroramphosus gracilis) exists and occurs frequently in sympatry with the Wrst one. Intermediate forms are also reported in literature. In this paper, using the mitochondrial control region and the nuclear Wrst S7 intron markers, we failed to Wnd genetic diVerences between individuals considered to belong to both species as well as the intermediate forms. Our results suggest that in the northeastern Atlantic, Macroramphosus is represented by a single species, M. scolopax, with diVerent morphotypes interbreeding in the sampling areas.

Globin Gene Expression: Role of Transcription Factors

La dérégulation de l'expression génétique est une base pathophysiologique de plusieurs maladies. On a utilisé le locus du gène β-globine humain comme modèle pour élucider le mécanisme de régulation de la transcription génétique et évaluer son expression génétique durant l'érythropoïèse. La famille des protéines 'E' est composée de facteurs de transcription qui possèdent plusieurs sites de liaison au sein de locus du gène β-globine, suggérant leur rôle potentiel dans la régulation de l’expression de ces gènes. Nous avons montré que les facteurs HEB, E2A et ETO2 interagissent d’une manière significative avec la région contrôle du Locus (LCR) et avec les promoteurs des gènes de la famille β-globine. Le recrutement de ces facteurs au locus est modifié lors de l'érythropoïèse dans les cellules souches hematopoitiques et les cellules erythroides de souris transgéniques pour le locus de la β-globine humain, ainsi que dans les cellules progénitrices hématopoïétiques humaines. De plus par cette étude, nous démontrons pour la première fois que le gène β-globine humain est dans une chromatine active et qu’il interagit avec des facteurs de transcriptions de type suppresseurs dans les cellules progénitrices lymphoïdes (voie de différentiation alternative). Cette étude a aussi été faite dans des souris ayant une génétique mutante caractérisée par l'absence des facteurs de transcription E2A ou HEB.

L’utilisation de cultures épithéliales autologues sur les sites donneurs des grands brûlés

INTRODUCTION. La guérison rapide des sites donneurs des greffes cutanées favorise la survie des victimes de brûlures graves (>50 % de superficie brûlée). La mortalité élevée de ces patients est attribuable au fait que la superficie des brûlures excède celle de la peau saine. Des cultures épithéliales autologues (CEA) sont des feuillets de kératinocytes produits en culture à partir de la peau du patient. Cette étude a évalué l’effet des CEA sur l'épithélialisation des sites donneurs chez les grands brûlés. MÉTHODES. Tous les patients recevant des CEA ont été prospectivement inclus. Les plaies des sites donneurs ont été recouvertes de CEA, sauf pour une région contrôle randomisée de 7 x 7 cm. Des biopsies faites sur la greffe de peau ont permis de contrôler la profondeur des plaies sur les sites donneurs. Il y avait deux types de contrôles, avec gaze non adhérente trempée dans le milieu de culture ou dans le salin. L’épithélialisation était quantifiée globalement (% d’épithélialisation par photographie) et histologiquement (par biopsie au poinçon) à simple insu. La guérison des zones de contrôle et CEA était comparée par analyse de variance et par le test de Student. RÉSULTATS. Entre 2008 et 2009, 6 patients furent recrutés avec un total de 11 sites donneurs. Ces patients avaient en moyenne 43.5 ans, 56 % de superficie brûlée, 45% de brûlure pleine épaisseur, 66% avaient une brûlure d’inhalation, 75 jours de séjour. Il n’y a aucune corrélation entre le pourcentage d’épithélialisation et l’épaisseur du prélèvement des greffes (Pearson 0.19). Le score photographique est significativement influencé par le traitement (CEA vs Contrôle; p = 0,039) et par le jour postopératoire (p < 0,001). Le temps moyen pour atteindre un score photographique de guérison pour les zones contrôles fut de 10.2 jours contre 8.6 jours pour le CEA (p = 0,021). A l’évaluation histologique, les sites donneurs traités par le milieu de culture ont évolué aussi favorablement que ceux traités par des feuillets de CEA. CONCLUSION. L’utilisation de CEA sur les sites donneurs semble accélérer leur épithélialisation chez les victimes de brûlures graves. Cet effet est probablement le résultat d’une stimulation de la réépithélialisation innée de la plaie, plutôt que par une adhérence des feuillets de kératinocytes cultivés à la surface de la plaie.

Étude de la collaboration entre les facteurs de transcription hématopoïétiques lors du développement et de la différenciation des cellules érythroïdes

La régulation transcriptionnelle des gènes est cruciale pour permettre le bon fonctionnement des cellules. Afin que les cellules puissent accomplir leurs fonctions, les gènes doivent être exprimés adéquatement dans le bon type cellulaire et au stade de développement et de différenciation approprié. Un dérèglement dans l’expression de un ou plusieurs gènes peut entraîner de graves conséquences sur le destin de la cellule. Divers éléments en cis (ex : promoteurs et enhancers) et en trans (machinerie transcriptionnelle et facteurs de transcription) sont impliqués dans la régulation de la transcription. Les gènes du locus humain beta-globine (hub) sont exprimés dans les cellules érythroïdes et sont finenement régulés lors du développement et de la différenciation. Des mutations dans différentes régions du locus causent entre autres les beta-thalassémies. Nous avons utilisé ce modèle bien caractérisé afin d’étudier différents mécanismes de régulation favorisés par les facteurs de transcription qui sont exprimés dans les cellules érythroïdes. Nous nous sommes intéressés à l’importance de l’élément en cis HS2 du Locus control region. Cet élément possède plusieurs sites de liaison pour des facteurs de transcription impliqués dans la régulation des gènes du locus hub. Nos résultats montrent que HS2 possède un rôle dans l’organisation de la chromatine du locus qui peut être dissocié de son rôle d’enhancer. De plus, HS2 n’est pas essentiel pour l’expression à haut niveau du gène beta alors qu’il est important pour l’expression des gènes gamma. Ceci suggère que le recrutement des différents facteurs au site HS2 lors du développement influence différement les gènes du locus. Dans un deuxième temps, nous avons investigué l’importance de HS2 lors de la différenciation des cellules érythroïdes. Il avait été rapporté que l’absence de HS2 influence grandement la potentialisation de la chromatine du gène beta. La potentialisation dans les cellules progénitrices favorise l’activation transcriptionnelle du gène dans les cellules matures. Nous avons caractérisé le recrutement de différents facteurs de transcription au site HS2 et au promoteur beta dans les cellules progénitrices hématopoïétiques (CPH) ainsi que dans les cellules érythroïdes matures. Nos résultats montrent que le facteur EKLF est impliqué dans la potentialisation de la chromatine et favorise le recrutement des facteurs BRG1, p45 et CBP dans les CPH. L’expression de GATA-1 dans les cellules érythroïdes matures permet le recrutement de GATA-1 au locus hub dans ces cellules. Ces données suggèrent que la combinaison de EKLF et GATA-1 est requise pour permettre une activation maximale du gène beta dans les cellules érythroïdes matures. Un autre facteur impliqué dans la régulation du locus hub est Ikaros. Nous avons étudié son recrutement au locus hub et avons observé que Ikaros est impliqué dans la répression des gènes gamma. Nos résultats montrent aussi que GATA-1 est impliqué dans la répression de ces gènes et qu’il interagit avec Ikaros. Ensemble, Ikaros et GATA-1 favorisent la formation d’un complexe de répression aux promoteurs gamma. Cette étude nous a aussi permis d’observer que Ikaros et GATA-1 sont impliqués dans la répression du gène Gata2. De façon intéressante, nous avons caractérisé le mécanisme de répression du gène Hes1 (un gène cible de la voie Notch) lors de la différenciation érythroïde. Similairement à ce qui a été observé pour les gènes gamma, Hes1 est aussi réprimé par Ikaros et GATA-1. Ces résultats suggèrent donc que la combinaison de Ikaros et GATA-1 est associée à la répression de plusieurs de gènes dans les cellules érythroïdes. Globalement cette thèse rapporte de nouveaux mécanismes d’action de différents facteurs de transcription dans les cellules érythroïdes. Particulièrement, nos travaux ont permis de proposer un modèle pour la régulation des gènes du locus hub lors du développement et de la différenciation. De plus, nous rapportons pour la première fois l’importance de la collaboration entre les facteurs Ikaros et GATA-1 dans la régulation transcriptionnelle de gènes dans les cellules érythroïdes. Des mutations associées à certains des facteurs étudiés ont été rapportées dans des cas de beta-thalassémies ainsi que de leucémies. Nos travaux serviront donc à avoir une meilleure compréhension des mécanismes d’action de ces facteurs afin de potentiellement pouvoir les utiliser comme cibles thérapeutiques.