藏族人群中GCH1基因的适应性选择及其对高原低氧适应的贡献
[Abstract]:The Tibetan population is a good example of the successful adaptation of the high-altitude and low-altitude environment and the research of the genetic mechanism. Compared with the low-altitude population moving to the high altitude and low-altitude environment, the Tibetan population has developed many important adaptive characters, higher lung capacity and better lung function, better lung diffusion capacity and lung ventilation after long-term low-oxygen environmental adaptation. Low hemoglobin levels, higher blood oxygen saturation, low pulmonary hypertension, high nitric oxide levels, and low birth weight reduction rates for infants. Due to the long-term natural selection of the Tibetan population under high altitude and low-oxygen conditions, these genetic traits have been produced, leading to a genetic change in their genome. The complex characters of the Tibetan population for high altitude and low-oxygen environment adaptation are involved in many genes. EAS1 and EGLN1 are the key regulatory genes upstream of the hypoxia pathway, which play an important role in the Tibetan hypoxia adaptation. The EGLN1 gene negatively regulates the expression of the EPAS1 gene to maintain a normal hemoglobin level. In addition to the above two key genes, there is another candidate gene in the Tibetan population to help the low-oxygen genetic adaptation. In this study, we reported a low-oxygen candidate GCH1 (GTP-cyclohydrolase I), which was involved in the maintenance of NOS function and normal blood pressure, and there were many potential adaptive variations in the Tibetan population. We completed the entire region of the GCH1 gene (60.8 kb) and the 10 kb resequencing at the upstream and downstream of the gene. A total of 50 non-close-related Tibetan individuals were sequenced and combined with previously published data to complete molecular evolution and a number of physiological traits-related analyses, including hemoglobin concentration, blood oxygen saturation, pulmonary arterial pressure, and nitric oxide concentration. In the Tibetan population of the sequencing, we identified a total of 384 sequence variations on the GCH1 gene, and we found that 49 variation had significant genetic differentiation among the population (Tibetan and Han) (Fst0.2), and the variation of these high Fst also showed high iHS and XPEHH. These results show that there is a clear Darwinian natural selection signal on the GCH1 gene of the Tibetan population. By examining the tagSNPs of 9 GCH1 (label monucleotide variations), we found that in the Tibetan population, these variations are associated with multiple physiological traits, including hemoglobin concentration, blood nitric oxide, pulmonary arterial pressure, and blood oxygen saturation. In conclusion, we have verified that the GCH1 gene has been selected by Darwinian in the Tibetan population. In that high-altitude Tibetan and low-altitude group, we identified many genetic variation with deep genetic differentiation. The known function of GCH1 indicates that it is mainly involved in the high-altitude hypoxia-adapted pulmonary vascular regulation in the Tibetan population.
【学位授予单位】:甘肃农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R339.5
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