综述：基因组与微生物的协同进化在人类发育中的作用：2号染色体的融合以及人类加速进化区域

《Mammalian Genome》：Genomic-microbial coevolution in human development: chromosome 2 fusion, and human accelerated regions

人类特异性特征源于基因组重组、加速区域及内源性逆转录病毒协同作用，以及宿主-微生物群共进化。人类染色体2（HSA2）的端粒融合重塑三维基因组架构与基因调控网络，HARs与ERVs形成复合调节模块，驱动大脑皮质发育、肢体模式形成和免疫功能创新。微生物通过响应HAR-ERV电路调节黏膜免疫、肠脑信号及炎症反应，共同构成人类进化框架。

　　

摘要

人类特有的特征源于基因组和生态创新的多重作用。祖先类人猿染色体之间的独特端粒融合形成了人类第2号染色体（HSA2），从而重组了基因组及其调控网络。与此同时，数百个人类加速区域（HARs）——这些具有人类特有序列变化的保守元件——成为了发育调控因子；而古老的逆转录病毒插入物（即内源性逆转录病毒ERVs）也被整合到了启动子和增强子中。本文结合比较基因组学、表观基因组学以及宿主-微生物组共同进化理论，提出了一个将这些因素与人类进化联系起来的统一框架。我们认为，第2号染色体的融合重塑了基因组的三维结构及基因调控机制。HARs和内源性逆转录病毒序列共同构成了复合调控模块，推动了大脑皮层发育、肢体形态形成及免疫功能的创新。此外，宿主-微生物组的共同进化也融入了这一框架中，例如某些微生物群响应的HAR-ERV调控回路影响了黏膜免疫、肠-脑信号传导及炎症反应。

图形摘要

一个综合模型展示了从HSA2融合到可调节的ERV-HAR调控回路，以及受微生物组影响的生理过程的演变过程。该模型包括：标记融合部位的HSA2图谱和保守的TAD结构；断裂点附近的局部环结构重新定位；以及由2q13端粒融合的经典特征和失活的着丝粒所构成的调控重构基础。其中，ERV的LTR序列作为对外部刺激（如IFN/IL-1β、SCFAs、脂质）的响应输入，HAR作为调控幅度和时序的调节因子，而三维环结构则将两者连接到目标启动子上。右侧展示了三个与HSA2相关的关键区域（2q32.3与黏膜免疫相关、2p21与CAMKMT相关、2q22.3与TEX41相关），概述了相应的生物学通路。微生物的多样化和选择机制推动了Micro-Capture-C/HiChIP增强子-启动子图谱的生成、类器官共培养技术的发展、CRISPRi/a技术对HAR/LTR序列的编辑，以及光遗传学技术在调控中的应用，最终实现了对感染和自身免疫过程中可诱导ERV-HAR模块的精确调控。

此图片的替代文本可能是通过人工智能生成的。

人类特有的特征源于基因组和生态创新的多重作用。祖先类人猿染色体之间的独特端粒融合形成了人类第2号染色体（HSA2），从而重组了基因组及其调控网络。与此同时，数百个人类加速区域（HARs）——这些具有人类特有序列变化的保守元件——成为了发育调控因子；而古老的逆转录病毒插入物（即内源性逆转录病毒ERVs）也被整合到了启动子和增强子中。本文结合比较基因组学、表观基因组学以及宿主-微生物组共同进化理论，提出了一个将这些因素与人类进化联系起来的统一框架。我们认为，第2号染色体的融合重塑了基因组的三维结构及基因调控机制。HARs和内源性逆转录病毒序列共同构成了复合调控模块，推动了大脑皮层发育、肢体形态形成及免疫功能的创新。此外，宿主-微生物组的共同进化也融入了这一框架中，例如某些微生物群响应的HAR-ERV调控回路影响了黏膜免疫、肠-脑信号传导及炎症反应。

图形摘要

一个综合模型展示了从HSA2融合到可调节的ERV-HAR调控回路，以及受微生物组影响的生理过程的演变过程。该模型包括：标记融合部位的HSA2图谱和保守的TAD结构；断裂点附近的局部环结构重新定位；以及由2q13端粒融合的经典特征和失活的着丝粒所构成的调控重构基础。其中，ERV的LTR序列作为对外部刺激（如IFN/IL-1β、SCFAs、脂质）的响应输入，HAR作为调控幅度和时序的调节因子，而三维环结构则将两者连接到目标启动子上。右侧展示了三个与HSA2相关的关键区域（2q32.3与黏膜免疫相关、2p21与CAMKMT相关、2q22.3与TEX41相关），概述了相应的生物学通路。微生物的多样化和选择机制推动了Micro-Capture-C/HiChIP增强子-启动子图谱的生成、类器官共培养技术的发展、CRISPRi/a技术对HAR/LTR序列的编辑，以及光遗传学技术在调控中的应用，最终实现了对感染和自身免疫过程中可诱导ERV-HAR模块的精确调控。

此图片的替代文本可能是通过人工智能生成的。