密切相关的动物物种在物理上可能看起来不同，但您可能会惊讶地发现，这些差异不仅是由于改变蛋白质结构或功能的DNA序列变化造成的，而且还因为DNA的变化会影响这些蛋白质的表达方式。除此之外，并非物种之间的所有差异都可以仅用DNA序列变化来解释。

分子生物学家、生物化学助理教授EmilyHodges研究我们基因组的调控元件，并对解析DNA序列的变化如何影响基因调控感兴趣。

基因的表达受到DNA序列调控元件(例如基因增强子)的控制，这有助于增加靶基因的表达。

增强子功能的物种特异性变化可能是由于DNA序列变化直接发生在单个增强子(顺式)内或在细胞环境内以影响数千个增强子(反式)的方式引起的。例如，转录因子(一种驱动靶基因表达的移动蛋白)是一种反式调控元件，可以结合和控制不同染色体上的增强子。

Hodges和前同事TonyCapra(现任加州大学旧金山分校流行病学和生物统计学副教授)的实验室使用ATAC-STARR-seq(一种由Hodges实验室开发的基因组规模报告技术)来解开这一谜团。顺式和反式调节机制对密切相关的人类和恒河猴之间基因调节差异的相对贡献。论文《人类基因调控进化是由顺式和反式调控元件功能的差异驱动的》于2024年4月发表在《细胞基因组学》杂志上。

通过ATAC-STARR-seq，由Hodges实验室应届毕业生TylerHansen和Capra实验室应届毕业生SarahFong领导的研究人员研究了不同细胞环境(反式变化)背景下不同DNA序列(顺式变化)的影响，以及反之亦然，并发现基因调控活性的反式变化数量比之前观察到的要多得多。

物种之间的差异通常归因于序列(顺式)变异，但霍奇斯和卡普拉实验室发现细胞环境(反式)差异在驱动物种间基因调控差异方面发挥着重要作用。这项工作挑战了当前的观点，即顺式监管变化是监管活动中大多数分歧的根源，并论证了反式监管变化在驱动基因监管进化中的关键作用。

解析基因调控差异的顺式和反式机制的相对贡献对于基因调控、人类群体遗传学和灵长类动物进化领域具有重要意义。

展望未来，霍奇斯希望将研究结果扩展到人类进化之外，以了解基因调控的顺式和反式机制如何导致人类疾病风险的差异。这些问题对于理解癌症等疾病至关重要，其中序列变化、表观遗传学和细胞环境之间的相互作用强烈影响疾病的结果。