灵长类动物大脑可选择性多聚腺苷化位点的适应性进化

The major characters of human different from other primates are cranial capacity and the derived complexity of brain, consciousness and life behavior. Many studies on the adaptive evolution were done based on the coding region, gene expression level,alternative splicing and so on. Alternative polyadenylation (APA) can lead to the changes of 3'UTR length, which increases the complexity of transcriptome. More than 70% of the human genes harbor APA sites, which plays an important role in gene regulation network. The changes of 3'UTR length are related to the neuron signal trasduction, cell proliferation, immune responses and other physiological process. Our previous studies have found that human brain-biased APA sites evolved faster than other sites. In this project, using our developed SAPAS technology, we will investigate the APA of human, chimpanzee, rhesus and mouse in several tissues (brain, liver and lymphocyte) in genome level. With this data, we will compare the species and tissue difference of APA, identify fast evolving sites and analyze the natural selection. We will also study the function of APA sites. In conclusion, we will study the adpative evolution of brain in a new angle of APA.

人类与其他灵长类动物最主要的区别在于大脑的复杂性和与其相关的智力及生活习性等。人们在基因编码区、基因表达水平以及可选择性剪切等方面对大脑的适应性进化进行了大量的研究。可选择性poly(A)(APA)可以导致3’UTR长度的改变，是一种重要的mRNA异构体方式。基因组上超过70%的基因都具有APA位点，对基因的表达调控具有重要的作用。3'UTR长度的改变与神经信号传递、细胞增殖、免疫反应等多种生物学现象有关。我们前期的研究发现人类大脑偏好性的APA位点保守性更低，可能进化较快。在本项目中，我们将应用SAPAS技术，研究人类、黑猩猩、恒河猴、小鼠的大脑、肝脏及血液白细胞中的APA位点的使用情况，比较物种和组织APA位点的差异，鉴定进化较快的位点，分析这些位点自然选择压力；并研究这些APA位点改变的机制及生物学功能，从新的角度研究人类大脑的适应性进化。

人类与其他灵长类动物最主要的区别在于大脑的的复杂性和与其相关的智力及生活习性等。人们在基因编码区、基因表达水平及可选择性剪切等方面对大脑的适应性进化进行了大量的研究。可选性性多聚腺苷酸化（APA）可以导致3'UTR长度的变化，是基因表达的一种重要调控方式。在该项目中我们通过比较人类不同组织器官的APA测序数据，发现了大脑中3'UTR变长的基因，这些基因主要与行为及神经信号传导相关；通过比较人类和黑猩猩基因组，我们发现这些基因上游APA位点较其他位点进化更快；通过比较人类与恒河猴组织器官APA测序数据，我们鉴定了物种及组织特异APA位点，发现人类大脑进化更快。同时，我们发展了一种新的APA测序技术（IVT-SAPAS），其样本起始量可以达到200ng总RNA，结合polysome profiling，我们发现较短3'UTR的mRNA具有更高的翻译效率，并且miRNA在其中起着非常重要的作用。