人类基因新观点:基因调控的强大作用研究

日期: 2018年01月30日


    

导读:使得一些动物不同于它们单细胞亲戚的巨大创新并非新基因的出现,而是远端的基因调控。也就是说, DNA有能力调控彼此分离的一些基因,并确定这样做的确切时间。定位在其他染色体中,或与特定基因分开的DNA序列仍然能够激活或抑制这一基因。下面,赛业小编为您推荐“人类基因新观点:基因调控的强大作用研究”,详情如下:

  

基因调控


从单细胞生物到多细胞生物的过渡,是地球上生命进化的关键进步;在不同的系统发育谱系中,这种改变已经独立地发生了多次。了解有多少基因以及有哪些基因,对单细胞祖先成为多细胞来说是必要的,这也是一个有趣的问题,但是仅仅通过检测目前多细胞生物的基因组序列很难进行回答。


来自CSIC-UP的一个研究小组,破译了对包括人类在内的动物进化成功负责的遗传机制,证实相比于差异,我们与变形虫“Capsaspora owczarzaki”之间共享了更多的遗传调控机制。


研究人员指出,使得一些动物不同于它们单细胞亲戚的巨大创新并非新基因的出现,而是远端的基因调控。也就是说,DNA有能力调控彼此分离的一些基因,并确定这样做的确切时间。定位在其他染色体中,或与特定基因分开的DNA序列仍然能够激活或抑制这一基因。


动物是如何从它们的单细胞祖先进化而来的,哪些特殊的机制参与了复杂的身体图式发育,是一个未解的进化谜题。


在这篇文章中,研究人员比较了一些动物与亲缘关系最近的一个动物亲戚,从波多黎各蜗牛血淋巴中分离出的变形虫Capsaspora owczarzaki之间的遗传与表观遗传调控机制。共同调控机制的数量高于差异的数量。例如,动物与C. owczarzaki共享了一些基因组成的网络,这些基因对于动物发育至关重要,例如Brachyury参与了胚胎发育,或癌基因Myc参与了增殖。


同样,C. owczarzaki有着复杂的生命周期,从单细胞到几十个细胞清晰的阶段转变。在这种情况下,这一变形虫利用了一些表观遗传机制,如非编码RNAs或组蛋白标记调控了不同细胞阶段之间的转变。C. owczarzaki应用这些基因调控机制控制了沿着它的生命周期不同细胞阶段之间的转变,而动物利用它们来使细胞定向分化,换句话说,发育为神经元或肌肉细胞。


起源于大约10亿年前的多细胞,最大的利益之一就是允许增加了身体的大小,占据新的栖息地,及划分不同细胞类型的功能。根据这项新研究的结果,动物的起源因此并非是进化创新而是一个进化(或遗传)回收过程的概略,这提高了我们基因组的复杂性,使得能够在复杂的多细胞生物中更精确地调控不同的细胞类型。


进化生物学研究所研究人员Arnau Sebé-Pedrós说:“最后,可以预测,有更多的单细胞生物体有着复杂的生命周期,有可能具有一直未被发现的社会行为和多细胞阶段。”根据研究人员所说,下一阶段是分离出C. owczarzaki的单个细胞,详细分析它们以确定是否所有细胞都是同样的,或是否它们之间已存在某些特化。


原文标题:


The Dynamic Regulatory Genome of Capsaspora and the Origin of Animal Multicellularity


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