基因组生物学:揭示小鼠的行为和神经原的驯化机制

来源：动物研究所2022年10月11日16:07

实验小鼠是生物学和医学研究中最常用的哺乳动物模型之一，长期以来由野生家鼠驯化而成。实验小鼠和野生小鼠在体型、生理和行为上有很大的差异。特别是实验室驯化的小鼠攻击行为减弱，温顺行为增加。

实验小鼠是生物学和医学研究中最常用的哺乳动物模型之一，长期以来由野生家鼠驯化而成。实验小鼠和野生小鼠在体型、生理和行为上有很大的差异。特别是实验室驯化的小鼠攻击行为减弱，温顺行为增加。已知实验小鼠的基因组来自家鼠、家鼠和栗鼠三个亚种。其中，家鸡M.M .和小肌肉M. m .在欧洲大陆邻近地区有杂交带。由于缺乏野生小鼠的基因组数据，小鼠驯化的遗传机制尚未完全阐明。

中国科学院动物研究所张志彬研究员领导的研究团队经过多年的努力，收集并测定了来自中国和欧洲的11个家鼠样本、9个小家鼠样本和16个栗鼠样本的DNA样本和基因组序列。通过与36个已知经典近交系的联合分析，发现经典近交系小鼠的基因组聚成一个独立的基因组，与野生小鼠完全分离。研究表明，经典近交系小鼠的基因组是以M. m. domesticus为主的嵌合基因组，在实验室人工选择下，其遗传结构已经发生了很大的分化。

本研究通过核苷酸多样性分析、Fst和XP-CLR3筛选了339个驯化基因。GO分析表明，驯化的选择基因与大脑功能和行为密切相关。通过对比NCBI小鼠基因表达数据库，研究人员发现，近40%的驯化选择基因在大脑中高度表达。通过对比MGI数据库中基因敲除/基因突变小鼠的记录，研究人员发现，在筛选的339个驯化基因中，有245个(51%)基因敲除小鼠的神经系统和行为发生了变化。RNA-Seq检测显示，339个驯化基因中差异表达基因在海马和额叶的比例较高。差异表达基因的GO分析表明，相关基因在神经系统功能和行为中富集。说明行为和神经系统的改变是实验小鼠驯化最显著的特征。

利用基因编辑和点突变小鼠模型，发现Astn2基因内含子rs27900929位点突变后，小鼠更倾向于避免实验者的手主动接触，更容易咬实验者的手(图3)。进一步分析表明，多态性位点rs27900929的改变导致Astn2基因两个不同剪切的比例发生变化，与上述小鼠的驯化行为有关。值得注意的是，Astn2基因与人类自闭症有关。

图一。基于基因组的小鼠系统发育关系和种群结构(摘自刘等2022，《基因组生物学》)

本研究为今后利用小鼠模型进行生物学和医学研究以及野生家鼠种群的行为、神经、生理和生态调控机制研究奠定了基础。相关研究成果发表在《基因组生物学》(基因组生物学)上，标题为《全基因组测序揭示经典内向型小鼠的剂量遗传机制》。该研究得到了中国科学院战略先导科技专项、国家重点项目、中国科学院对外合作项目、农业病虫害综合治理国家重点实验室开放项目、中国科学院关键技术人才计划等项目的支持。

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