Регуляция активности генов

Август 2, 2022

Главная
Биология
Регуляция активности генов

Содержание

2. Энхансеры и промоторы
3. Энхансеры и промоторы Последовательности промоторов млекопитающих более консервативны, чем энхансеры тех же самых генов
4. Возникновение энхансеров de novo Большинство энхансеров млекопитающих апоморфны
5. Утрата энхансеров
6. Утрата энхансеров
7. Утрата энхансеров
8. Утрата энхансеров
9. Энхансеры и промоторы При этом, недавно изменившиеся последовательности промоторов млекопитающих большей частью являются «молодой ДНК», занесённой
10. Промоторы млекопитающих
14. Дифференциальная экспрессия генов между разными кастами Схема сверху из Simola et al., 2013
15. Гены, участвующих в развитии, ответе на стресс, регуляции клеточных процессов, обладают большим числом регуляторных элементов, чем
16. Эволюция системы транскрипционного фактора и гена-мишени
17. Эволюция системы транскрипционного фактора и гена-мишени
18. Мозаичная плейотропия Многие гены, регулирующие развитие (toolkit genes), участвуют во многих независимых процессах разметки и формирования
19. Мозаичная плейотропия Поскольку изменения в таких генах вызовут множественный эффект, который с большой вероятностью скажется на
20. Высокая консервативность Морфологически непохожие и давно разошедшиеся организмы обладают схожими наборами toolkit-генов
21. Более того, некоторые сигнальные пути лучше представлены (больше генов) у более «простых» организмов
22. Функциональная взаимозаменяемость Многие белки, кодируемые toolkit-генами, функционально эквивалентны, несмотря на миллиард лет независимой эволюции. Белок Pax-6
23. Функциональная взаимозаменяемость Замена гена lin-12 его паралогом glp-1 не отразилась на развитии вульвы у C. elegans,
24. Глубокая гомология Формирование и дифференциация многих структур, таких как глаза, конечности и сердце, управляется одним и
25. Глубокая гомология
26. Дупликации в известных toolkit-генах в ходе эволюции животных происходили значительно реже, чем других генных семействах. Поскольку
27. Оно (1970) и вслед за ним Кимура и Ота (1974) предполагали, что дупликации — основной источник
28. Дупликации toolkit-генов возникали в ходе эволюции животных, но они не были настолько частыми, чтобы объяснить различия
29. Гетеротопия Изменения в пространственном распределении экспрессии toolkit-генов ассоциированы с различиями в морфологии и анатомии Цвет цветка
30. Гетеротопия Таким образом, причины отличий в анатомии и морфологии нужно искать в генетических и молекулярных механизмах,
31. Модульность цис-регуляторных элементов Отдельная черта toolkit-генов — большие и сложные модульные цис-регуляторные регионы.
32. Модульность цис-регуляторных элементов Наличие большого числа цис-регуляторных элементов у toolkit-генов открывает несколько важных для эволюции формы
33. Большие генные сети Каждые регуляторные белки могут влиять на многие сотни ЦРЭ белков-мишеней
35. Скачать презентацию

Слайд 2

Энхансеры и промоторы

Слайд 3

Энхансеры и промоторы
Последовательности промоторов млекопитающих более консервативны, чем энхансеры тех же

самых генов

Слайд 4

Возникновение энхансеров de novo
Большинство энхансеров млекопитающих апоморфны

Слайд 5

Утрата энхансеров

Слайд 6

Утрата энхансеров

Слайд 7

Утрата энхансеров

Слайд 8

Утрата энхансеров

Слайд 9

Энхансеры и промоторы
При этом, недавно изменившиеся последовательности промоторов млекопитающих большей частью

являются «молодой ДНК», занесённой в проксимальную часть гена мобильными элементами, а энхансеры, наоборот, в большем числе случаев происходят в результате изменения предковой последовательности

Слайд 10

Промоторы млекопитающих

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Дифференциальная экспрессия генов между разными кастами
Схема сверху из
Simola et al.,

2013

Слайд 15

Гены, участвующих в развитии, ответе на стресс, регуляции клеточных процессов, обладают

большим числом регуляторных элементов, чем гены домашнего хозяйства и некоторых метаболических процессов

Слайд 16

Эволюция системы транскрипционного фактора и гена-мишени

Слайд 17

Эволюция системы транскрипционного фактора и гена-мишени

Слайд 18

Мозаичная плейотропия
Многие гены, регулирующие развитие (toolkit genes), участвуют во многих независимых

процессах разметки и формирования морфологически несопоставимых структур тела

Например, sonic hedgehog участвует в:
развитии конечностей
дифференциации нервной ткани
морфогенезе лица
развитии волос и перьев
развитии кишки
и в др. процессах

Слайд 19

Мозаичная плейотропия
Поскольку изменения в таких генах вызовут множественный эффект, который с

большой вероятностью скажется на приспособленности, то сильно ограничиваются возможности изменений в кодирующих последовательностях этих генов
Поскольку один и тот же ген может влиять на развитие разных частей тела, можно предположить, что один и тот же ген может влиять определять небольшие различия в анатомии у разных видов.
Так как один и тот же ген влияет на множество не связанных между собой признаков, то должен быть способ приобретения геном новых функций без дупликаций

Слайд 20

Высокая консервативность
Морфологически непохожие и давно разошедшиеся организмы обладают схожими наборами toolkit-генов

Слайд 21

Более того, некоторые сигнальные пути лучше представлены (больше генов) у более

«простых» организмов

Слайд 22

Функциональная взаимозаменяемость
Многие белки, кодируемые toolkit-генами, функционально эквивалентны, несмотря на миллиард

лет независимой эволюции.

Белок Pax-6 мыши может, как и его продукт ортологичного гена Eyeless дрозофилы индуцировать образование омматидиев

Слайд 23

Функциональная взаимозаменяемость
Замена гена lin-12 его паралогом glp-1 не отразилась на

развитии вульвы у C. elegans, несмотря на отличия в последовательности.
Таким образом, функцию toolkit-генов в большей степени определяет не последовательность, а коактиваторы, корепрессоры и транскрипционные факторы

Слайд 24

Глубокая гомология
Формирование и дифференциация многих структур, таких как глаза, конечности и

сердце, управляется одним и тем же набором генов и сильно консервативными регуляторными цепями.

Слайд 25

Глубокая гомология

Слайд 26

Дупликации в известных toolkit-генах в ходе эволюции животных происходили значительно реже,

чем других генных семействах. Поскольку эффект от этих генов зависит от их концентрации, можно считать, что был отбор на отстутствие дупликаций.

Слайд 27

Оно (1970) и вслед за ним Кимура и Ота (1974) предполагали,

что дупликации — основной источник генов с новой функцией.
Тем не менее, для морфологической эволюции, дупликации не являются необходимыми для возникновения новой функции

Слайд 28

Дупликации toolkit-генов возникали в ходе эволюции животных, но они не были

настолько частыми, чтобы объяснить различия в анатомии внутри больших групп.

Слайд 29

Гетеротопия
Изменения в пространственном распределении экспрессии toolkit-генов ассоциированы с различиями в морфологии

и анатомии

Цвет цветка разных видов Ipomea отличается из-за дифференциальной экспрессии генов пути синтеза флавоноидов в частях цветка

Слайд 30

Гетеротопия
Таким образом, причины отличий в анатомии и морфологии нужно искать в

генетических и молекулярных механизмах, которые обеспечивают дифференциальную пространственную экспрессию

В природной популяции колюшки нет различий в кодирующей последовательности Ptx1, но есть различия в 5’ UTR, в области, регулирующей экспрессию данного гена в тазовом поясе.

Слайд 31

Модульность цис-регуляторных элементов
Отдельная черта toolkit-генов — большие и сложные модульные цис-регуляторные

регионы.

Слайд 32

Модульность цис-регуляторных элементов
Наличие большого числа цис-регуляторных элементов у toolkit-генов открывает несколько

важных для эволюции формы аспектов:
Множественные цис-регуляторные элементы — путь к увеличению числа функций без увеличения числа генов
Мутации в одном из ЦРЭ не затронут функции самого белка и функции других ЦРЭ, т. е. не будут иметь плейотропного эффекта
Мутации в гене с множеством ЦРЭ будут всегда иметь плейотропный эффект.

Слайд 33

Большие генные сети
Каждые регуляторные белки могут влиять на многие сотни ЦРЭ

белков-мишеней

Регуляция активности генов

Содержание

Энхансеры и промоторы

Энхансеры и промоторыПоследовательности промоторов млекопитающих более консервативны, чем энхансеры тех же

Возникновение энхансеров de novoБольшинство энхансеров млекопитающих апоморфны

Утрата энхансеров

Утрата энхансеров

Утрата энхансеров

Утрата энхансеров

Энхансеры и промоторыПри этом, недавно изменившиеся последовательности промоторов млекопитающих большей частью

Промоторы млекопитающих

Дифференциальная экспрессия генов между разными кастамиСхема сверху из Simola et al.,

Гены, участвующих в развитии, ответе на стресс, регуляции клеточных процессов, обладают

Эволюция системы транскрипционного фактора и гена-мишени

Эволюция системы транскрипционного фактора и гена-мишени

Мозаичная плейотропияМногие гены, регулирующие развитие (toolkit genes), участвуют во многих независимых

Мозаичная плейотропияПоскольку изменения в таких генах вызовут множественный эффект, который с

Высокая консервативностьМорфологически непохожие и давно разошедшиеся организмы обладают схожими наборами toolkit-генов

Более того, некоторые сигнальные пути лучше представлены (больше генов) у более

Функциональная взаимозаменяемость Многие белки, кодируемые toolkit-генами, функционально эквивалентны, несмотря на миллиард

Функциональная взаимозаменяемость Замена гена lin-12 его паралогом glp-1 не отразилась на

Глубокая гомологияФормирование и дифференциация многих структур, таких как глаза, конечности и

Глубокая гомология

Дупликации в известных toolkit-генах в ходе эволюции животных происходили значительно реже,

Оно (1970) и вслед за ним Кимура и Ота (1974) предполагали,

Дупликации toolkit-генов возникали в ходе эволюции животных, но они не были

ГетеротопияИзменения в пространственном распределении экспрессии toolkit-генов ассоциированы с различиями в морфологии

ГетеротопияТаким образом, причины отличий в анатомии и морфологии нужно искать в

Модульность цис-регуляторных элементовОтдельная черта toolkit-генов — большие и сложные модульные цис-регуляторные

Модульность цис-регуляторных элементовНаличие большого числа цис-регуляторных элементов у toolkit-генов открывает несколько

Большие генные сетиКаждые регуляторные белки могут влиять на многие сотни ЦРЭ

Похожие презентации

Энхансеры и промоторы
Последовательности промоторов млекопитающих более консервативны, чем энхансеры тех же

Возникновение энхансеров de novo
Большинство энхансеров млекопитающих апоморфны

Энхансеры и промоторы
При этом, недавно изменившиеся последовательности промоторов млекопитающих большей частью

Дифференциальная экспрессия генов между разными кастами
Схема сверху из
Simola et al.,

Мозаичная плейотропия
Многие гены, регулирующие развитие (toolkit genes), участвуют во многих независимых

Мозаичная плейотропия
Поскольку изменения в таких генах вызовут множественный эффект, который с

Высокая консервативность
Морфологически непохожие и давно разошедшиеся организмы обладают схожими наборами toolkit-генов

Функциональная взаимозаменяемость
Многие белки, кодируемые toolkit-генами, функционально эквивалентны, несмотря на миллиард

Функциональная взаимозаменяемость
Замена гена lin-12 его паралогом glp-1 не отразилась на

Глубокая гомология
Формирование и дифференциация многих структур, таких как глаза, конечности и

Гетеротопия
Изменения в пространственном распределении экспрессии toolkit-генов ассоциированы с различиями в морфологии

Гетеротопия
Таким образом, причины отличий в анатомии и морфологии нужно искать в

Модульность цис-регуляторных элементов
Отдельная черта toolkit-генов — большие и сложные модульные цис-регуляторные

Модульность цис-регуляторных элементов
Наличие большого числа цис-регуляторных элементов у toolkit-генов открывает несколько

Большие генные сети
Каждые регуляторные белки могут влиять на многие сотни ЦРЭ