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作者及机构
本研究由Cian Glenfield和Aoife McLysaght*（通讯作者）共同完成，两人均来自爱尔兰都柏林圣三一大学Smurfit遗传学研究所（Smurfit Institute of Genetics, Trinity College Dublin）。研究发表于*Molecular Biology and Evolution*期刊，2018年12月第35卷第12期（页码2886–2899），开放获取，DOI: 10.1093/molbev/msy183。

学术背景
研究领域为竞争性内源RNA（ceRNA, competitive endogenous RNA）假说的进化证据。ceRNA假说提出，某些非编码RNA（如假基因、长链非编码RNA等）通过共享microRNA（miRNA）结合位点（MRE, microRNA recognition element），竞争性结合miRNA，从而间接调控其他靶基因的表达。尽管ceRNA在癌症等病理过程中被广泛研究，但其在正常生理条件下的功能仍存在争议。

本研究旨在通过假基因的进化分析验证ceRNA假说的普适性。假基因作为ceRNA的理想候选者，因其与亲本基因具有高度相似的MRE序列，可能通过竞争性结合miRNA调控亲本基因表达。研究聚焦于两个核心问题：
1. 假基因的3’非翻译区（3’UTR）是否在进化中受到选择性约束？
2. 假基因是否在正常生理条件下作为ceRNA发挥作用？

研究流程与方法
研究分为以下主要步骤：

1. BRAFP1假基因的进化分析

   • 研究对象：人类致癌假基因BRAFP1及其亲本基因BRAF，以及它们在灵长类（如黑猩猩、大猩猩、猕猴）和小鼠（BRAF-rs1）中的直系同源序列。
     
   • 方法：
     
     • 通过BLAST比对鉴定跨物种假基因序列，构建系统发育树以确定其起源时间。
       
     • 分离假基因的编码区（pseudo-CDS）和3’UTR，分别计算分支长度（替换率），评估序列约束。
       
     • 分析BRAF和BRAFP1共享的MRE位点保守性，验证miRNA介导的竞争机制。
       

2. BRAFP1的表达分析

   • 数据来源：人类、大猩猩、猕猴和小鼠的RNA-seq数据（GTEx、EBI Expression Atlas）。
     
   • 方法：
     
     • 量化BRAFP1在正常组织（如睾丸、脑组织）和胚胎发育阶段的表达水平。
       
     • 通过Spearman相关性检验分析BRAFP1与BRAF的表达关联。
       

3. 全基因组假基因分析

   • 样本量：8,704个人类假基因及其在20种哺乳动物中的直系同源序列。
     
   • 方法：
     
     • 通过多基因组比对鉴定假基因保留情况，评估3’UTR的存在与表达、保留率的关系。
       
     • 计算假基因CDS和3’UTR的替换率差异，验证选择性约束。
       
     • 利用dbPSHP数据库分析人类群体中假基因位点的正选择信号。
       

关键技术：
- 系统发育模型：采用Tamura三参数模型（T92）计算分支长度。
- MRE预测：使用miRanda软件预测miRNA结合位点。
- 表达阈值：定义假基因“表达”为TPM ≥ 0.1且至少6条reads支持。

主要结果
1. BRAFP1的3’UTR受到选择性约束
- 在灵长类中，BRAFP1的3’UTR替换率显著低于其CDS（p = 0.002），且与亲本基因BRAF的3’UTR约束水平相当（p = 0.68），提示功能保守性。
- 关键MRE（如miR-30a-5p、miR-182和miR-590的结合位点）在物种间高度保守，支持ceRNA功能。

1. BRAFP1在正常组织中的表达

   • BRAFP1在人类睾丸、胚胎脑组织中表达较高，与BRAF表达呈弱相关（ρ = 0.14, p = 6.8×10⁻⁹），表明其可能参与发育调控。
     

2. 全基因组趋势

   • 具有3’UTR的假基因更可能被保留（p = 3.30×10⁻⁵）和表达（p = 4.89×10⁻²⁸）。
     
   • 假基因3’UTR的替换率普遍低于CDS（p = 1.89×10⁻²⁴），且表达假基因的约束最强（p = 5.52×10⁻⁵）。
     
   • 22个假基因位点显示人类群体正选择信号，其中50%具有3’UTR（p = 0.026）。
     

结论与意义
研究证实：
1. 假基因3’UTR的进化约束支持其作为ceRNA的功能重要性，尤其在正常生理条件下。
2. 假基因-亲本基因的MRE保守性为ceRNA网络提供了分子基础。
3. 全基因组模式表明ceRNA功能可能是哺乳动物假基因的普遍特征，挑战了“假基因是无功能化石”的传统观点。

科学价值：
- 为ceRNA假说提供了进化证据，推动非编码RNA功能研究。
- 提示假基因在疾病（如癌症）和发育中的潜在调控作用，为靶向治疗提供新思路。

研究亮点
1. 创新方法：首次通过跨物种进化分析验证假基因的ceRNA功能。
2. 关键发现：揭示3’UTR约束与表达、保留的关联，填补了ceRNA机制在正常生理中的研究空白。
3. 广泛意义：为解析非编码RNA的进化与功能提供了新范式。

其他有价值内容
- 研究还发现裸鼹鼠（Heterocephalus glaber）的17个PTEN假基因可能通过共享MRE增强抗癌能力，为物种特异性适应提供了案例。
- 单细胞实验数据（如Bosia et al. 2017）被引用支持ceRNA网络的复杂性。