虽然这个数字可能在不同地区和不同时期有所变化,但总体偏好在各大洲之间保持着惊人的一致性。利手性,就像是大脑的不对称之镜,右手的高人气反映了左脑对惯用手的控制,而左撇子则是右脑在掌控着他们的世界。
在早期研究中,约10,000名个体的全基因组关联分析并未发现与利手性显著相关的遗传位点。但随着研究规模的扩大,基于英国生物银行(UK Biobank,UKB)进行的两项研究揭示了一些令人振奋的发现,揭示了3-4个基因位点与左撇子的显著关联。其中涉及的基因包括编码β-微管蛋白的TUBB,以及编码微管相关蛋白的MAP2和MAPT。虽然我们还不清楚微管是如何影响人类利手性的,但有研究人员提出它们可能在大脑发育的早期阶段影响了细胞的手性,进而影响了大脑左右轴的发育。
图1:基于罕见蛋白编码突变,在38,043名左利手和313,271名右利手个体中进行的外显子范围内基于基因的关联检验。
对于TUBB4B基因,严格突变集合中包括29名左利手携带者中的20个突变,以及89名右利手携带者中的53个突变。由于左利手占受试个体的10.8%,因此罕见的有害TUBB4B突变频率(0.076%)比右利手(0.028%)高2.7倍。所有TUBB4B突变均为杂合子,只有一个个体携带了两种不同的突变,因此许多突变仅出现在单个个体中(图2)。仅有一个TUBB4B突变被额外包含在广泛突变集合中,而不是包含在严格集合中,这解释了该特定基因的严格和广泛结果的相似性。因此,TUBB4B与左利手的关联是由预测具有破坏性和有害性的突变驱动的。对于其他基因,严格和广泛结果有时会有更大的差异(图1)。
图2:发现在左利手个体(上图)和右利手个体(下图)中的罕见蛋白质基因变异TUBB4B。
大多数TUBB4B突变为错义突变,导致蛋白质序列上的一个氨基酸被另一个替代(图2)。但在左利手个体中发现了2种移码突变,在右利手个体中没有发现。移码突变是最具破坏性的编码变异类型之一。该研究发现的这2种移码突变被预测会通过无义介导的衰变导致TUBB4B RNA转录本的降解。因此,这2种移码突变都可能导致单倍体不足。
该研究利用UKB的外显子组数据分析了罕见编码基因突变对左利手的影响。研究发现,β-微管蛋白基因TUBB4B在外显子范围内显示了显著的关联,在左利手中罕见编码突变的比率比右利手高2.7倍。TUBB4B突变主要是杂合性错义突变,但包括2个仅在左利手中发现的移码突变。已发现的自闭症相关基因DSCAM和FOXP1显示出与左利手的相关性。该研究揭示了罕见编码基因突变在左利手中的作用,进一步证明了微管和与疾病相关的基因的参与,还揭示了左利手和大脑相关疾病之间罕见编码突变的可能共性和差异。
论文原文:
Schijven, D., Soheili-Nezhad, S., Fisher, S.E.et al. Exome-wide analysis implicates rare protein-altering variants in human handedness. Nat Commun (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46277-w
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