13.5: 多物种保守序列

在许多不同物种之间保守的核苷酸序列称为多物种保守序列。

例如，人类、大鼠和小鼠之间有数千个 DNA 片段，自从这三个物种与其共同的哺乳动物祖先分化以来，这些片段一直保持不变。

虽然这些保守序列中有一小部分编码 RNA 或蛋白质，但大多数是非编码 DNA 序列，也称为保守非基因序列或 CNG。例如，在人类和小鼠基因组的保守序列中，只有三分之一产生功能性转录本，而其余三分之二是 CNG。

CNG 的长度约为 50 至 200 个核苷酸，可以在基因组的基因间区域、基因内的内含子或 RNA 转录本的非翻译区找到。

其中一些序列在谱系中非常保守，因此被称为超保守序列。人类、大鼠和小鼠基因组之间有 5000 多个超保守序列，每个序列的长度约为 100 个碱基。

跨谱系数百万年的序列守恒表明，多物种守恒序列对于生存至关重要。然而，由于大多数保守序列不编码蛋白质，因此它们的功能仍然是一个谜。

据推测，这种守恒序列具有以下几个函数。首先，这些序列可能充当与转录机制结合并控制基因表达水平的增强子或沉默剂。

其次，保守序列可能会被转录成调节前 mRNA 成熟和稳定性的长非编码 RNA。

第三，这些序列可能允许染色体之间的功能相互作用，并有助于定义细胞核内具有不同基因表达模式的染色体区域。
多物种保守序列中的罕见突变通常代表新物种进化的关键步骤。

例如，灵长类动物基因组包含神经发育基因附近高度保守的特异性序列。大约 600 万年前，这些保守序列以极快的速度发生了核苷酸变化，导致了人类谱系的进化。

这些区域称为人类加速区域或 HAR，参与大脑发育和认知功能改善的关键阶段。