深刻なシンテニーと後生動物染色体の進化

動物ゲノムは、系統発生範囲と染色体の状況が不明のままである深く保存された遺伝子結合のネットワークを示しています。ここでは、二国間、クニダリアン、スポンジの間のシンテニーの染色体規模の保存を報告し、比較分析を使用して、主要な動物群全体で先祖の染色体を再構築します。多様な後生動物の比較により、先カンブリアの前駆細胞から現代の核型を生成する染色体進化のプロセスが明らかになりました。これらの発見に基づいて、染色体変化の単純な代数表現を導入し、それを使用して、後生動物染色体進化の統一された体系的な枠組みを確立します。以前に評価されていなかった染色体変化のモードであるミキシングとの融合との融合が中心的な役割を果たしていることがわかります。いくつかの後生動物の染色体単位の解放は、単細胞真核生物に保存されていることがわかります。これらの保存されたメタゾーン前連鎖には、最も多様な後生動物ホームボックス遺伝子をコードする染色体ユニットが含まれ、この重要な遺伝子ファミリーの早期多様化のための候補ゲノムコンテキストを示唆しています。

Animal genomes show networks of deeply conserved gene linkages whose phylogenetic scope and chromosomal context remain unclear. Here, we report chromosome-scale conservation of synteny among bilaterians, cnidarians, and sponges and use comparative analysis to reconstruct ancestral chromosomes across major animal groups. Comparisons among diverse metazoans reveal the processes of chromosome evolution that produced contemporary karyotypes from their Precambrian progenitors. On the basis of these findings, we introduce a simple algebraic representation of chromosomal change and use it to establish a unified systematic framework for metazoan chromosome evolution. We find that fusion-with-mixing, a previously unappreciated mode of chromosome change, has played a central role. We find that relicts of several metazoan chromosomal units are preserved in unicellular eukaryotes. These conserved pre-metazoan linkages include the chromosomal unit that encodes the most diverse set of metazoan homeobox genes, suggesting a candidate genomic context for the early diversification of this key gene family.