エンハンサーのモジュール性と新しい特性の進化

動物はゲノムにモジュール式のシス調節領域を持ち、単一の遺伝子の発現はしばしばそのような領域に存在する複数のエンハンサーによって調節されます。実験室では、自然集団では、エンハンサーの喪失が遺伝子発現の喪失をもたらす可能性があります。これまでよく特徴付けられている例はわずかですが、いくつかの研究では、新しいエンハンサー関数の進化的ゲインが新しい遺伝子発現ドメインを確立できることを示唆しています。私たちの最近の研究は、D。melanogasterと比較して、Pupの段階で翼のない遺伝子のより多くのエンハンサーと追加の発現領域があり、これらの新機能がD. guttiferaに至る先祖の系統で進化したように見えることを示しました。（1）Winglessなどの発達調節遺伝子（ツールキット遺伝子）の新しい発現ドメインの獲得は、その下流遺伝子の発現を新しいドメインに共同選択し、この新しい新しいドメインに対する既存の構造の複製を引き起こす可能性があります。体の位置。最近、Evo-Devoの研究の進歩により、動物の形態の多様性にもかかわらず、発達規制システムはさまざまな動物分類群で驚くほど類似していることがわかりました。「新しい」特性の背後でさえ、既知のシステムからの重要な発達遺伝子の共同選択が非常に一般的です。以前、新しい特性の根底にある発達調節遺伝子のエンハンサー活動の利益の具体的な証拠を提供しました。（1）このシナリオの広範な発生はテスト可能であり、将来検証する必要があります。

Animals have modular cis-regulatory regions in their genomes, and expression of a single gene is often regulated by multiple enhancers residing in such a region. In the laboratory, and also in natural populations, loss of an enhancer can result in a loss of gene expression. Although only a few examples have been well characterized to date, some studies have suggested that an evolutionary gain of a new enhancer function can establish a new gene expression domain. Our recent study showed that Drosophila guttifera has more enhancers and additional expression domains of the wingless gene during the pupal stage, compared to D. melanogaster, and that these new features appear to have evolved in the ancestral lineage leading to D. guttifera. (1) Gain of a new expression domain of a developmental regulatory gene (toolkit gene), such as wingless, can cause co-option of the expression of its downstream genes to the new domain, resulting in duplication of a preexisting structure at this new body position. Recently, with the advancement of evo-devo studies, we have learned that the developmental regulatory systems are strikingly similar across various animal taxa, in spite of the great diversity of the animals' morphology. Even behind "new" traits, co-options of essential developmental genes from known systems are very common. We previously provided concrete evidence of gains of enhancer activities of a developmental regulatory gene underlying gains of new traits. (1) Broad occurrence of this scenario is testable and should be validated in the future.