Wykorzystanie podejścia genomiki porównawczej do rekonstrukcji losu genomowych bloków regulatorowych (GRB) bloków regulacyjnych (GRB) i zidentyfikowania pozostałości egzonicznych, które przetrwały zniknięcie ich genów gospodarza po duplikacji całego genomu (WGD) w teleostów, odkrywamy zestaw 38 kandydujących kodujących egzonów cis-regulacyjnych (RCE) z przewidywanymi genami docelowymi. Elementy te wykazują ewolucyjną separację nakładających się informacji kodujących białka i regulacyjnych po WGD u teleostów. Przedstawiamy dowody na to, że odpowiadające im eksony ssaków nadal podlegają zarówno selekcji kodujące i niekodujące, są bardziej konserwowane niż inne eksony kodujące białko w genie gospodarza. kodujące białka w genie gospodarza i kilku zestawach kontrolnych, a także mają kluczowe cechy z wysoce konserwatywnymi elementami niekodującymi w tych samych regionach. Ich podwójną funkcję potwierdzają istniejące dane eksperymentalne. Dodatkowo, pokazujemy przykłady ludzkich pozostałości eksonów pochodzących z 2R WGD kręgowców. Nasze odkrycia sugerują, że dalekozasięgowe wejścia cis-regulacyjne dla genów rozwojowych nie ograniczają się do regionów niekodujących, ale mogą również nakładać się na sekwencję kodującą niepowiązanych genów. Zatem egzoniczne elementy regulacyjne w GRB mogą być funkcjonalnie równoważne z tymi w regionach niekodujących, wzywając do ponownej oceny przestrzeni sekwencji, w której można szukać elementów regulacyjnych dalekiego zasięgu i eksperymentalnie testować ich aktywność. i eksperymentalnie przetestować ich aktywność. --- Przedstawiamy dowody na istnienie mechanizmu utrzymywania konserwatywnej syntenii w genomach kręgowców. Stwierdziliśmy, że największe zachowane segmenty chromosomów ssaków i teleostów segmenty chromosomalne, które obejmują wysoce konserwatywne elementy niekodujące (HCNE), ich docelowe geny regulujące rozwój oraz filogenetycznie i funkcjonalnie niepowiązane geny "postronne". Geny pomocnicze nie są specjalnie pod kontrolą elementów regulatorowych, które napędzają geny docelowe i są wyrażane we wzorcach, które różnią się od wzorców genów docelowych. Wstawki reporterowe dystalnie do rozwojowych genów regulatorowych pax6.1/2, rx3, id1 i fgf8 oraz genów miRNA mirn9-1 i mirn9-5 odtwarzają wzorce ekspresji tych genów, nawet jeśli wzorce ekspresji tych genów, nawet jeśli znajdują się wewnątrz lub poza geny, sugerując, że domena regulacyjna rozwojowego genu regulacyjnego może rozciągać się na sąsiednie jednostki transkrypcyjne i poza nie. Określiliśmy te segmenty chromosomalne genomowymi blokami regulacyjnymi (GRB). Po duplikacji całego genomu u teleostów, GRB, w tym HCNE i geny docelowe, były często zachowane w obu kopiach, podczas gdy geny postronne były zwykle tracone z jednego GRB, co silnie sugeruje, że presja ewolucyjna działa na utrzymanie pojedynczej kopii GRB u wyższych kręgowców. Pokazujemy, że utrata genów pomocniczych i innych zdarzeń mutacyjnych, których doświadczyły zduplikowane GRB w genomach teleostów, pozwala na identyfikację genu docelowego i przypisanie HCNE/genu docelowego. Te odkrycia wyjaśniają brak ewolucyjnych punktów przerwania w dużych segmentach chromosomów kręgowców segmentów chromosomalnych kręgowców i pomogą w rozpoznaniu mutacji z efektem pozycji mutacji w ludzkich GRB. --- Genomy owadów zawierają większe bloki zachowanej kolejności genów (mikrosynteza) niż niż można by oczekiwać na podstawie losowego modelu ewolucji chromosomów. My przedstawiamy dowody na to, że mikrosynteza została zachowana, aby utrzymać duże tablice wysoce konserwatywnych elementów niekodujących (HCNE). Tablice te obejmują kluczowe rozwojowe geny regulatorowe, tworząc genomowe bloki regulatorowe (GRB). My niedawno opisaliśmy GRB u kręgowców, gdzie większość HCNE funkcjonuje jako wzmacniacze a tablice HCNE określają złożone programy ekspresji genów docelowych. Tutaj przedstawiamy porównanie pięciu genomów Drosophila, pokazując, że gęstość HCNE osiąga szczyt centralnie w dużych blokach syntenicznych zawierających wiele genów. Oprócz regulatorów rozwoju, które są prawdopodobnymi celami enhancerów HCNE, tablice HCNE często obejmują niepowiązane sąsiednie geny. Opisujemy różnice w rdzeniu między genami docelowymi a niespokrewnionymi genami, które oferują wyjaśnienie różnic w ich reaktywności na enhancery. Pokazujemy przykłady uderzającej zgodności między granicami bloków syntenii, tablicami HCNE i regionami wiązania Polycomb, potwierdzając, że bloki syntenii odpowiadają domenom regulatorowym. Chociaż kilka niekodujących elementów jest wysoce zachowanych między Drosophila i komarem malarii Anopheles gambiae, stwierdzamy, że regiony że regiony A. gambiae ortologiczne do GRB Drosophila zawierają równoważny rozkład niekodujących elementów wysoce konserwatywnych u komara żółtej febry Aëdes aegypti i pokrywają się z regionami starożytnej mikrosyntezy między Drosophila i komarami. Strukturalna i funkcjonalna równoważność między GRB owadów i kręgowców oznacza je jako starożytną cechę genomów metazoicznych oraz jako klucz do przyszłych badań nad rozwojem i regulacją genów.
Opracowanie powiązań między genomowymi blokami regulacyjnymi (GRB) a genami docelowymi.
Genomowe bloki regulacyjne (GRBs) to regiony chromosomalne obejmujące wysoce konserwatywne elementy niekodujące (HCNE), z których większość służy jako wejścia regulacyjne jednego genu docelowego w regionie. Geny docelowe są najczęściej czynnikami transkrypcyjnymi zaangażowanymi w rozwój embrionalny i różnicowanie. GRB często zawierają rozległe pustynie genowe, a także dodatkowe geny "postronne" splecione z HCNE, ale których ekspresja i funkcja nie są związane z genami docelowymi. Geny docelowe GRB mają właściwości, które odróżniają je od innych genów w genomie: dłuższe wyspy CpG, większą liczbę i szersze odstępy alternatywnych miejsc startu transkrypcji oraz odmienny skład miejsc wiązania czynników transkrypcyjnych w ich rdzeniu/proksymalnych promotorach. Ekspresja genów docelowych koreluje ze stanem acetylacji HCNE w regionie.