発生の初期段階における異時性遺伝子発現と調節アーキテクチャーの役割

מושגי ליבה

発生プログラムの進化には、遺伝子発現の適応的変化が重要である。異時性遺伝子発現と調節アーキテクチャーの変化が、発生の分岐に大きな役割を果たしている。

תקציר

本研究では、同一種内の発生ディモルフィズムを持つ環形動物Streblospio benedictiを用いて、発生の初期段階における遺伝子発現の変化を明らかにした。

• 発生の初期段階では、両形態間で発現が大きく異なる遺伝子は少ないが、その後の発生段階では大きな発現差が見られる。
• 発現パターンの変化には、異時性遺伝子発現(発現タイミングの変化)と形態特異的遺伝子発現(発現量の変化)の2つのメカニズムが関与している。
• 遺伝子発現の調節アーキテクチャーは主に転移因子(trans-acting)による変化であり、発生の初期段階から後期にかけて変化する。
• 母性効果と接合体効果の調節メカニズムが異なることが示唆された。

これらの結果は、発生の初期段階における遺伝子発現の変化が、発生プログラムの分岐に重要な役割を果たしていることを明らかにした。

סטטיסטיקה

両形態間で発現量が2倍以上異なる遺伝子は全体の36.2%に及ぶ。
発生の初期段階では全発現遺伝子の3分の1が両形態間で有意に異なるが、その差は小さい。
後期発生段階では有意差のある遺伝子は全体の5%未満だが、その差は大きい。

ציטוטים

"発生プログラムの進化には、遺伝子発現の適応的変化が重要である。"
"異時性遺伝子発現と形態特異的遺伝子発現の2つのメカニズムが、発生の分岐に大きな役割を果たしている。"
"遺伝子発現の調節アーキテクチャーは主に転移因子(trans-acting)による変化であり、発生の初期段階から後期にかけて変化する。"

תובנות מפתח מזוקקות מ:

The role of heterochronic gene expression and regulatory architecture in early developmental divergence

by Harry,N. D.,... ב- www.biorxiv.org 08-18-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.08.18.553877v3

שאלות מעמיקות

発生の初期段階における遺伝子発現の変化は、どのように成体形態の分岐に関連しているのだろうか?

初期段階における遺伝子発現の変化は、成体形態の分岐に重要な役割を果たしています。研究では、異なる発生形態を持つ2つの形態（PPとLL）の間で遺伝子発現の差異が観察されました。これらの遺伝子の変化は、形態の発生プロセスに直接関与し、形態や生活史の違いを生み出しています。特に、初期の発生段階では、多くの遺伝子が異なる発現パターンを示し、これらの遺伝子の変化が後の形態形成に影響を与えています。例えば、異なる発現タイミングや量を持つ遺伝子は、胚形態や行動の違いを生み出す可能性があります。したがって、初期段階の遺伝子発現の変化は、成体形態の分岐において重要な役割を果たしていると言えます。