Krytyczne geny kontroli rozwoju czasami zawierają wzmacniacze "cienia", które mogą być zlokalizowane w odległych pozycjach, w tym w intronach sąsiednich genów [1]. Niemniej jednak wytwarzają one wzorce ekspresji genów, które są takie same jak lub podobne do tych wytwarzanych przez bardziej proksymalne enhancery pierwotne. To było zasugerowano, że wzmacniacze cienia pomagają wspierać solidność w ekspresji genów w odpowiedzi na perturbacje środowiskowe lub genetyczne [2, 3]. Krytycznie przetestowaliśmy tę hipotezę, stosując kombinację sztucznego chromosomu bakteryjnego (BAC) i ilościowych metod obrazowania konfokalnego [2, 4]. Dowody że gen ślimaka jest regulowany przez dystalny wzmacniacz cienia zlokalizowany w sąsiednim locus. Usunięcie proksymalnego głównego wzmacniacza nie zaburza znacząco funkcji ślimaka, w tym represji genów neurogennych i tworzenia neurogennych genów i tworzenie bruzdy brzusznej podczas gastrulacji w normalnych temperaturach. normalnych temperaturach. Jednak w podwyższonych temperaturach występuje sporadyczna utrata ekspresji ślimaka i zbieżne zaburzenia gastrulacji. Podobne wady obserwuje się w normalnych temperaturach po obniżeniu poziomu Dorsal, kluczowego aktywatora ekspresji ślimaka. kluczowego aktywatora ekspresji ślimaka (przegląd w [5]). Wyniki te sugerują, że że wzmacniacze cienia reprezentują nowy mechanizm kanalizacji, dzięki któremu złożone procesy rozwojowe procesy rozwojowe "przynoszą jeden określony wynik końcowy, niezależnie od drobnych różnice w warunkach" [6]. --- Produkty genów Hox funkcjonują w przypisywaniu tożsamości pozycyjnej wzdłuż osi ciała przednio-tylnej osi ciała podczas rozwoju zwierząt. W zarodkach myszy geny Hox zlokalizowane na 3' końcu kompleksów HoxA i HoxB ulegają ekspresji w zagnieżdżonych wzorach w progenitorach wtórnego pola serca podczas wczesnej kardiogenezy, a połączone działania kardiogenezy, a połączone działania obu tych klastrów są wymagane do prawidłowego zapętlenia serca. Wykorzystując sztuczne chromosomy bakteryjne Hox (BAC), reporterów transpozonowych i analiz transgenicznych u myszy, przedstawiamy identyfikację kilku nowych enhancerów flankujących kompleks HoxB, które mogą działać na długim dystansie, pośrednicząc w dynamicznej ekspresji reporterów w endodermie i embrionalnym sercu podczas rozwoju. Wzmacniacze te reagują na egzogennie dodany kwas retinowy i zidentyfikowaliśmy dwa elementy odpowiedzi na kwas retinowy (RARE) w obrębie tych modułów kontrolnych, które odgrywają rolę w wzmacnianiu ich aktywność regulacyjną. Analiza delecji w reporterach HoxB BAC ujawnia, że te moduły kontrolne, rozmieszczone w całym flankującym regionie międzygenowym, mają aktywność regulacyjną, która pokrywa się z innymi lokalnymi wzmacniaczami. Sugeruje to że funkcjonują one jako wzmacniacze cienia modulujące ekspresję genów z kompleksu kompleksu HoxB podczas rozwoju serca. Analiza regulacyjna kompleksu HoxA ujawnia, że ma on również enhancery w regionie flankującym 3', które RARE i mają potencjał do modulowania ekspresji w endodermie i tkankach serca. tkankach serca. Razem, podobieństwa w ich lokalizacji, wydajności enhancera, i zależności od sygnalizacji retinoidowej sugerują, że zachowana kaseta cis-regulacyjna zlokalizowana w 3' proksymalnych regionach sąsiadujących z kompleksami HoxA i HoxB w celu modulowania ekspresji genów Hox podczas rozwoju serca i endodermy ssaków. rozwoju endodermy. Sugeruje to wspólny mechanizm regulacyjny, w którym konserwowane moduły kontrolne działają w dużym zakresie na wiele genów Hox, aby generować zagnieżdżone wzorce ekspresji HoxA i HoxB podczas kardiogenezy. --- Geny zawierają regiony regulacyjne cis, które zawierają wzmacniacze transkrypcji. Ostatnie doniesienia wykazały, że geny rozwojowe często posiadają wiele dyskretne moduły wzmacniające, które napędzają transkrypcję w podobnych wzorcach przestrzenno-czasowych wzorce: pierwotne enhancery zlokalizowane w pobliżu podstawowego promotora i wtórne lub "cień", enhancery zlokalizowane w bardziej odległych pozycjach. Zaproponowano, że pozornie nadmiarowa aktywność pierwotnych i wtórnych enhancerów przyczynia się do do odporności fenotypowej. Przetestowaliśmy tę hipotezę, generując niedobór który usuwa dwa nowo odkryte enhancery shavenbaby (svb, transkrypt locus ovo). locus ovo), genu kodującego czynnik transkrypcyjny, który kieruje rozwojem larwalnych trichomów Drosophila. W optymalnych temperaturach dla rozwoju rozwoju embrionalnego, niedobór ten powoduje niewielkie defekty w modelowaniu trichomów. W zarodkach, które rozwijają się zarówno w niskich, jak i wysokich temperaturach, jednak brak tych wtórnych wzmacniaczy prowadzi do rozległej utraty trichomów. Te wady zależne od temperatury mogą być ratowane przez transgen niosący wtórny enhancer enhancer napędzający transkrypcję svb cDNA. Wreszcie, usunięcie jednej kopii wingless, genu wymaganego do prawidłowego kształtowania trichomów, powoduje podobną utratę trichomów tylko u much pozbawionych wtórnych enhancerów. Wyniki te potwierdzają hipotezę, że wtórne enhancery przyczyniają się do fenotypowej w obliczu zmienności środowiskowej i genetycznej.
Czy wzmacniacze cienia są związane z rozwojem?
Tak. Krytyczne geny kontroli rozwoju czasami zawierają wzmacniacze cienia, które mogą być zlokalizowane w odległych miejscach, w tym w intronach sąsiednich genów