에보데보유전자 툴킷

Evo-devo gene toolkit
초파리 드로소필라 멜라노가스터에 들어있는 8 Hox 유전자의 표현

evo-devo 유전자 툴킷은 어떤 유기체의 게놈에 있는 유전자의 작은 부분집합으로, 그 유기체의 배아 발달을 통제하는 생산물이 있다. 도구 키트 유전자는 진화 발달 생물학(evo-devo)의 과학에서 분자 유전학, 팔래온학, 진화, 발달 생물학의 합성에 중심적이다. 그들 중 다수는 고대인이며 동물성 식물들 사이에서 매우 보존되어 있다.

툴킷

툴킷 유전자는 필라 사이에서 보존율이 높으며, 이는 그들이 다변측정감시 동물의 마지막 공통 조상으로 거슬러 올라간다. 예를 들어, 그 조상은 전사 인자에 대한 적어도 7개의 팍스 유전자를 가지고 있었다.[1]

툴킷 유전자의 배치 차이는 신체 계획과 신체 부위의 수, 정체성, 패턴에 영향을 미친다. 툴킷 유전자의 대다수는 신호 경로의 성분이며, 전사인자, 세포 접착 단백질, 세포 표면 수용체 단백질(그리고 그것과 결합하는 신호 전달 리간드), 분비된 형태균의 생성을 위한 인코딩이며, 이들 모두가 미분화 세포의 운명을 정의하고 공간과 템포를 생성하는데 참여한다.유기체의 신체 계획을 형성하는 랄 패턴 툴킷 유전자 중 가장 중요한 것은 Hox 유전자 군집, 즉 복합 유전자 군집이다. 보다 광범위하게 분포된 홈박스 단백질 결합 DNA 모티브를 포함하는 전사 인자인 홉스 유전자는 신체 축에 패터링 기능을 한다. 따라서, 특정 신체 부위의 정체성을 조합적으로 명시함으로써, Hox 유전자는 발달하는 배아나 유충에서 팔다리와 다른 신체 부위가 어디서 자랄지 결정한다. 패러다임 툴킷 유전자는 팍스6/아이리스로 모든 동물에서 눈 형성을 제어한다. 생쥐 팍스6/아이리스가 드로소필라로 표현되더라도 생쥐와 드로소필라에서 눈을 생성하는 것으로 밝혀졌다.[2]

이것은 유기체가 겪는 형태학적 진화의 큰 부분이 유전자가 그들의 표현 패턴을 바꾸거나 새로운 기능을 습득함으로써 유전 도구 키트의 변동의 산물이라는 것을 의미한다. 첫 번째의 좋은 예는 다윈의 큰 지느러미(Geospiza magnirostris)에 있는 부리의 확대인데, 이 부리는 다른 지느러미에 비해 유전자 BMP가 이 새의 더 큰 부리를 책임진다.[3]

뱀이나 다른 스쿼마이트에서 다리를 잃은 것도 유전자의 발현 패턴을 바꾼 좋은 예다. 이 경우 디스트랄-리스 유전자는 다른 테트라포드에서 사지가 형성되는 부위에서 매우 과소표현되거나 전혀 표현되지 않는다.[4] 1994년, 션 B. 캐롤 연구팀은 이 같은 유전자가 나비 날개의 눈구멍 패턴을 결정한다는 '근거침' 발견을 통해 도구상자 유전자가 기능을 바꿀 수 있음을 보여줬다.[5][6][7]

툴킷 유전자는 보존도가 높을 뿐 아니라 같은 기능을 수렴하거나 병렬로 진화시키는 경향이 있다. 이것의 전형적인 예로는 이미 언급된 디스토날-리스 유전자가 있는데, 이것은 테트라포드와 곤충 모두에서 맹장 형성을 담당하거나, 보다 미세한 규모로, 헬리코니우스 에라토와 헬리코니우스 멜포메네 나비에서 날개 패턴 생성을 담당한다. 이 나비들은 뮐러 모사인데, 다른 진화적 사건에서 발색 패턴이 발생했지만, 같은 유전자에 의해 조절된다.[8] 이것은 Marc Kirschner와 John C를 지원한다. Gerhart의 진행자 방식 변화 이론은 형태학적 진화론적 새로움이 개발과 생리학의 보존 메커니즘의 다양한 구성원의 규제 변화에 의해 발생한다고 말한다.[9]

참고 항목

참조

  1. ^ Friedrich, Markus (2015). "Evo-Devo gene toolkit update: at least seven Pax transcription factor subfamilies in the last common ancestor of bilaterian animals Authors". Evolution & Development. 17 (5): 255–257. doi:10.1111/ede.12137. PMID 26372059. S2CID 5414439.
  2. ^ Xu, P. X.; Woo, I.; Her, H.; Beier, D. R.; Maas, R. L. (1997). "Mouse Eya homologues of the Drosophila eyes absent gene require Pax6 for expression in lens and nasal placode". Development. 124 (1): 219–231. doi:10.1242/dev.124.1.219. PMID 9006082.
  3. ^ Abzhanov, A.; Protas, M.; Grant, B. R.; Grant, P. R.; Tabin, C. J. (2004). "Bmp4 and Morphological Variation of Beaks in Darwin's Finches". Science. 305 (5689): 1462–1465. Bibcode:2004Sci...305.1462A. doi:10.1126/science.1098095. PMID 15353802. S2CID 17226774.
  4. ^ Cohn, M. J.; Tickle, C. (1999). "Developmental basis of limblessness and axial patterning in snakes". Nature. 399 (6735): 474–479. Bibcode:1999Natur.399..474C. doi:10.1038/20944. PMID 10365960. S2CID 4309833.
  5. ^ Beldade, P.; Brakefield, P. M.; Long, A.D. (2002). "Contribution of Distal-less to quantitative variation in butterfly eyespots". Nature. 415 (6869): 315–318. doi:10.1038/415315a. PMID 11797007. S2CID 4430563.
  6. ^ Werner, Thomas (2015). "Leopard Spots and Zebra Stripes on Fruit Fly Wings". Nature Education. 8 (2): 3.
  7. ^ Carroll, Sean B.; et al. (1994). "Pattern formation and eyespot determination in butterfly wings". Science. 265 (5168): 109–114. Bibcode:1994Sci...265..109C. doi:10.1126/science.7912449. PMID 7912449.
  8. ^ Baxter, S. W.; Papa, R.; Chamberlain, N.; Humphray, S. J.; Joron, M.; Morrison, C.; ffrench-Constant, R. H.; McMillan, W. O.; Jiggins, C. D. (2008). "Convergent Evolution in the Genetic Basis of Mullerian Mimicry in Heliconius Butterflies". Genetics. 180 (3): 1567–1577. doi:10.1534/genetics.107.082982. PMC 2581958. PMID 18791259.
  9. ^ Gerhart, John; Kirschner, Marc (2007). "The theory of facilitated variation". Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (suppl1): 8582–8589. Bibcode:2007PNAS..104.8582G. doi:10.1073/pnas.0701035104. PMC 1876433. PMID 17494755.