Потеря генов, участвующих в функции желудка в процессе эволюции утконоса

Потеря генов, участвующих в функции желудка в процессе эволюции утконоса
Аннотация
Справочная информация
The утконоса (Ornithorhynchus anatinus
) принадлежит к подклассу млекопитающих Prototheria, который отклонился от линии Theria в начале эволюции млекопитающих , Последовательность генома утконоса дает уникальную возможность осветить некоторые аспекты биологии и эволюции этих животных.
Результаты
Показано, что несколько генов, участвующих в переваривания пищи в желудке, были удалены или инактивированы в утконоса. Сравнение с другими позвоночными геномов показал, что основные гены, вовлеченные в формировании и активности желудочного сока, были потеряны в утконоса. К ним относятся аспартилпротеаз пепсиногена А и pepsinogens B /C в секреции соляной кислоты стимулирующего гормона гастрина, а α субъединицей желудка H + /K + - АТФазы. Другие гены, вовлеченные в желудочном функции, такие как бета-субъединицы H + /K + - АТФазы и аспартил протеазы катепсина Е, были обезврежены из-за приобретения с потерей функции мутаций. Все эти гены высоко законсервированы у позвоночных, что отражает уникальную картину эволюции в геноме утконоса, которые ранее не видели в других геномах млекопитающих.
Заключение
Наблюдаемая потеря генов, участвующих в желудочных функций может быть ответственным за анатомо и физиологические различия в желудочно-кишечном тракте между однопроходных и других позвоночных, в том числе небольшие размеры, отсутствие желез и высоким рН однопроходные желудка. Это исследование способствует лучшему пониманию механизмов, лежащих в основе эволюции генома утконоса, может продлить менее это более-эволюционную модель для однопроходных, и обеспечивает новые понимание важности событий потери генов в процессе эволюции млекопитающих.
Предпосылки
Одной из главных целей в последовательности различных геномов является выявление генетических изменений, которые отвечают за физиологические различия между этими организмами. В связи с этим, сравнение между геномами человека и грызунов определил расширение у грызунов генов, которые участвуют в оплодотворении и созревания сперматозоидов, защиты хозяина, восприятия запаха или детоксикацию [1-3], что подтверждает на генетическом уровне физиологические различия в этих процессах между людьми и грызунов. Кроме того, развитие специфических биологических процессов в процессе эволюции, например, производство молока у млекопитающих, сопровождается появлением новых генов, которые участвуют в этих новых функций, таких как казеин и альфа-лактальбумин [4]. Таким образом, представляется, что приобретение новых физиологических функций в процессе эволюции позвоночных животных было обусловлено генерацией новых генов, адаптированных к этим новых функций. Однако, несмотря на успехи генов представляют собой интуитивный механизм для разработки новых биологических функций, потери генов были также важны в процессе эволюции, как количественно, так и качественно [5-9]. Недавнее наличие многочисленных геномах позвоночных открыло возможность проведения крупномасштабного эволюционного анализа с целью выявления дифференциальных генов, ответственных за конкретные различия в конкретных биологических процессов.
The утконоса представляет (Ornithorhynchus anatinus
) ценный ресурс для распутывания молекулярные механизмы, которые были активны во время эволюции млекопитающих, связано как с его филогенетическое положение и наличие уникальных биологических характеристик [10]. Вместе с ехидны, утконос составляет Monotremata подкласс (prototherians); это один из двух подклассов, в которых млекопитающие делятся, вместе с therians, которые далее подразделяются на сумчатых (metatherians) и плацентарных млекопитающих (eutherians) [11]. Появление признаков млекопитающих специфических, таких как homeothermy, наличие меха и молочных желез делает этот организм является ключевым элементом в выяснении генетических факторов, которые замешаны в появлении этих биологических функций. Тем не менее, так как последний млекопитающих общего предка, более 166 миллионов лет назад (MYA) [12, 13], другие характеристики появились, такие как наличие ядовитых желез или электрорецепция, и некоторые позвоночные характеристики были потеряны, в результате чего отсутствие взрослых зубов или функциональный желудка [14, 15].
в этой работе мы покажем, что имеет место селективное удаление и инактивация в геноме утконоса нескольких генов, которые участвуют в деятельности желудка, в том числе все гены, кодирующие пепсина протеаз, которые участвуют в начальном переваривании белков в кислой рН желудка, а также гены, необходимые для секреции кислоты в этом органе (рисунок 1). Потеря и инактивация этих генов обеспечивают молекулярную основу для понимания механизмов, которые ответственны за отсутствие в утконоса функционального желудка, а также расширить наши знания об эволюции геномов млекопитающих. Рисунок 1 Схема плацентарные желудочно-кишечного тракта, показывая желудочных желез и специфические типы клеток. Белки, секретируемые каждого типа клеток и непосредственно замешанные в переваривания пищи указаны, выделяя в красных тех белков, которые отсутствуют в утконоса. * Желудочный внутренний фактор получают путем париетальных клеток в организме человека, но в поджелудочной железе однопроходных и других млекопитающих.
Результаты и обсуждение
Потеря генов пепсина в геном утконоса
Во время начальной аннотации и характеристики утконоса генома, мы заметили отсутствие нескольких протеаз генов в этом организме, которые присутствовали у других видов млекопитающих [2, 10]. Большинство из этих потерянных протеаз генов кодируют членов семей быстро эволюционирующих протеазы, в том числе и протеаз, которые участвуют в иммунологических функций, сперматогенеза, или оплодотворения [2, 16]. Однако, когда мы провели дальнейшее подробный анализ всех этих генов протеазы потеряли в утконоса, мы обнаружили, что эти кодирующие три основных желудка аспартилпротеаз (пепсиногена А, пепсиногена B, и gastricsin /пепсиногена C) также отсутствовали из сборки генома утконоса , Эти протеиназы отвечают за протеолитического расщепления пищевых белков в кислом рН желудка, и были высоко консервативными в процессе эволюции, от рыб до млекопитающих и птиц [17]. Гены, кодирующие эти протеаз (УПУ
, ПГБ
и PGC
) расположены в разных хромосомных локусов, чья общая структура также хорошо сохраняется в большинстве геномах позвоночных, включая утконоса (рисунок 2). Таким образом, представляется маловероятным, что их отсутствие в утконоса может быть связано с неполнотой сборки генома в конкретной хромосомной области. Кроме того, анализ более 2-х миллионов следовых последовательностей, не присутствующих в сборке и выразил последовательность тегов (EST) последовательности из различных тканей утконоса [10] также не удалось выявить наличие любого из этих генов пепсиногена, усиливая гипотезу о том, что они были специально удалены в геноме этого млекопитающего. Рисунок 2 Удаление пепсиногена-кодирующих генов в геноме утконоса. (А) синтении карта локусов, содержащих ПГБ
и PGC
у позвоночных показывает сильное сохранение генов, кодирующих пепсиногена С и его фланкирующих генов, за исключением утконоса, в котором ЧОП
было специально удален. На этом рисунке также показано, как ген, кодирующий пепсиногена Б появился в therians в результате дублированию PGC
в соседний локус, с последующим транслокации. Соответствующий регион в геноме утконоса отсутствуют какие-либо пепсиногена-кодирующих генов. Функциональные гены Пепсиноген окрашены в синий цвет, в то время как Пепсиноген Псевдогены красным цветом. Для человека и собаки, которая перенесшего транслокацию ПГБ
локус хромосомы указаны на левой стороне. Геномные последовательности анализируемые из утконоса (Ornithorhynchus anatinus
), человека (Homo Sapiens
), собаки (Canis Familiaris
), опоссум (Monodelphis Domestica
), ящерицы (Anolis carolinensis
) , курица (Gallus Gallus
), и лягушки (Xenopus tropicalis
). (Б) синтении карта ПГК
локус у разных видов позвоночных показывает удаление этого желудочного гена протеазы в геноме утконоса. Бактериальные искусственные хромосомы (БАС) и fosmids, используемые в исследовании, указаны в верхней части каждой панели. . Генные цвета и масштаб такие же, как в панели в
Чтобы исследовать эту возможность в дальнейшем, мы сначала сравнили геномную организацию этих генов протеазы три аспартильных - PGA
, ПГБ
и PGC
- в геномы человека, собаки, опоссума, курица, ящерицы и лягушки [18-21]. Хорошо известно, что гены, кодирующие pepsinogens претерпели несколько расширений в ходе эволюции позвоночных, что приводит к наличию по крайней мере, от трех до шести различных функциональных элементов в геномах этих организмов (рис 2а). Кроме того, событие дублирования в PGC
в therian линии привело к образованию PGB
, которая, как представляется функциональным в опоссума и собаки, а во втором случае, вероятно, заменил функцию PGC
, который был инактивирован pseudogenization. Локусов, содержащие эти гены пепсиногена были высоко сохранены в процессе эволюции, и их фланкирующих гены также отлично сохраняются в обоих порядке и нуклеотидной последовательности в геномах позвоночных (рис 2а).
Анализ утконосам бактериальных искусственные хромосомы (ВАС) и /или fosmids соответствующие этим регионам показал, что гены, фланкирующие гены Пепсиноген у других видов сохраняются и карту к соответствующему синтенными области генома утконоса (Рисунок 2). Тем не менее, ДНК-зонд, соответствующий мышиным пепсиногена А не в состоянии гибридизоваться с анализируемой Утконос БАС или fosmids охватывающих регионы, представляющие интерес (см дополнительный файл данных 1). Кроме того, полное секвенирование Утконос геномных областей фланкированных TFEB
и FRS3
а также C1orf88
и CHIA2
не удалось обнаружить каких-либо генов, кодирующих пепсиногена C или пепсиногена B соответственно. Кроме того, и для того, чтобы проверить возможность того, что гены пепсиногена транспонированы в других локусах в процессе эволюции утконоса, блот-анализ с тем же зондом проводили с использованием общей геномной ДНК. Этот анализ привел к отсутствию гибридизации, когда использовали геномную ДНК из утконосу и одного вида Эчидна (Tachyglossus колюшка
), в то время как тот же зонд легко обнаружить две полосы в гибридизационных более эволюционно отдаленных видов, таких как ящерицы (Podarcis
испанская ) и куриные (данные не показаны).
в совокупности эти данные указывают на то, что гены, кодирующие эти желудочных протеаз были специально удалены в геноме однопроходных, но, вероятно, приводит к важным различиям в переваривании пищевых белков у этих видов по сравнению с других позвоночных.
потери или инактивации генов утконоса, замешанных в секреции желудочной кислоты
Pepsinogens синтезируемых главными клетками в oxyntic желез желудка в виде неактивных предшественников, которые активируются, когда они подвергаются низким рН желудочной жидкости [22]. Секреция соляной кислоты стимулируется желудочного гормона гастрина, который высвобождается энтероэндокринные G клеток, которые присутствуют в пилорического желез в ответ на аминокислоты и переваривают белки. Для того, чтобы попытаться распространить вышеуказанные выводы об отсутствии генов пепсиногена в утконоса, мы затем оценивали возможность того, что ген, кодирующий гастрин (GAST
) также может отсутствовать в геноме утконоса.
После сравнительного геномного анализа, следующего за Та же стратегия, как и в случае генов пепсиногена, мы не смогли обнаружить никаких доказательств присутствия GAST
в утконосу (смотри файл Дополнительные данные 1), что говорит о том, что кислота секреции также может быть нарушена у этого вида. В соответствии с этим наблюдением, параллельный геномный анализ также показал, что α-субъединица Н + /К + - АТФазы (ATP4A
), который отвечает за закисление содержимого желудка по париетальных клеток, был также удален из генома утконоса. Этот ген, который присутствует от рыбы до амниот, была высоко консервативными в процессе эволюции, но отсутствует в сборке генома утконоса (рис 3а). Кроме того, аналогично случаю генов пепсиногена, в ATP4A
-flanking генов (TMEM147
и KIAA0841
), которые присутствуют в рыбе, therians, и курица, были легко идентифицировать в утконоса. Таким образом, анализ клона fosmid соответствующие этой области с зондом для наиболее проксимальный ген (TMEM147
) привела к обнаружению специфической гибридизации полосы в утконосу (смотри файл Дополнительные данные 1). Тем не менее, никаких полос гибридизации не могли быть обнаружены в утконоса fosmid Кааг-0404B19, или полная геномная ДНК из утконоса и Т. Aculeatus
при использовании полученных от человека ATP4A
зонд, который в противном случае признанную определенные полосы в мышь, курица, и ящерица (Дополнительные данные файла 1 и данные не показаны). Эти результаты обобщают выше результаты по генам протеазы желудка и демонстрируют, что другие гены, участвующие в пищеварительном активность желудочного сока также селективно удалены из геномов однопроходных. Рисунок 3 Отсутствие функциональной желудочной кислоты, секретирующих Н + /К + -АТФазы в однопроходных. (А) Филогенетическое дерево, показывающая распределение функциональной альфа-субъединицы H + /K + -АТФазы гена (ATP4A
) у позвоночных, что указывает на красный отсутствие этого гена в утконоса. Процент идентичности на уровне белка ATP4A от человека (Homo Sapiens
), собаки (Canis Familiaris
), опоссум (Monodelphis Domestica
), ящерицы (Anolis carolinensis
), курица (Gallus Gallus
), и лягушки (Xenopus tropicalis
) показан в желтых коробках. (Б) структуры генов из ATP4B
и аминокислот выравнивания последовательностей указанных экзонов с ATP4B от различных видов позвоночных животных, в том числе костистых рыб колюшки (Gasterosteus колюшка
). Электрофореграммы и последовательность перевода утконоса ATP4B
экзонов 3, 4 и 7, показывающий наличие преждевременных стоп-кодонов и рамки считывания (красная стрелка). MYA, миллион лет назад.
Далее мы рассмотрели возможность того, что механизмы, отличные от тех, которые связаны специфическое удаление генов желудка может также внести свой вклад в видимой потери в утконоса эволюционно консервативными пищеварительных функций. Этот анализ привел нас к выводу, что два известных желудочные генов, а именно - CTSE
и ATP4B
[23-25], которые кодируют аспартил протеазы катепсина Е и бета-субъединицы Н + /K + - АТФазы, соответственно - были инактивируется pseudogenization. Таким образом, мы впервые наблюдали, что геном утконоса содержит последовательности с высоким сходством с обоих желудочных генов в соответствующих синтенными регионах, предполагая, что CTSE
и ATP4B
действительно могут быть функциональными гены утконоса. Однако дальнейший детальный анализ их нуклеотидной последовательности показал, что CTSE
нефункциональна у этого вида, как вследствие наличия преждевременного стоп-кодона в экзоне 7 (Lys295Ter) и к потере шести из девяти экзонов. Аналогичным образом, ген, кодирующий ATP4B был pseudogenized в утконосу из-за наличия преждевременный стоп-кодонов в экзонов 3 и 4 (Tyr98Ter и Lys153Ter), а также в рамки считывания в экзоне 7 (рис 3b). Это наблюдение, вместе с потерей ATP4A
в утконоса, подтверждает отсутствие функционала H + /K + - АТФазы в этом позвоночного и обеспечивает, по меньшей мере, часть объяснения из-за отсутствия кислоты секреции в желудке утконоса; это характерная черта однопроходных, чей желудочного сока выше рН 6 [14].
Потеря генов утконоса желудка во время эволюции
желудке млекопитающих выстлана железистым эпителием, который содержит четыре основных типа клеток [26] : слизистая, париетальные, главные и энтероэндокринные клетки. Приведенные выше данные показывают, что гены, кодирующие различные продукты этих четырех основных типов клеток желудка железистого эпителия селективно удалены или инактивированы в процессе эволюции Однопроходные (рисунок 1 и таблица 1). Несмотря на то, что гены, кодирующие протеазы было показано, что подвергаться процессам генных событий выгоды /потери в обоих позвоночных и беспозвоночных геномов [5, 16, 27], мы определили, что эти потери генов события, наблюдаемые в утконосам генов желудка не представляют собой общий процесс затрагивает все белки, которые участвуют в переваривании пищи, потому что анализ генов, вовлеченных в желудочно-кишечных функций показали, что эти кодирующие протеазы и гормоны, выраженные в кишечнике или экзокринной части поджелудочной железы от eutherians прекрасно сохраняется в утконоса (Рисунок 1). Поэтому представляется, что наблюдается селективное потеря генов утконоса ответственны за биологическую активность желудочного juice.Table 1 Резюме генов, участвующих в функции желудка у утконоса
Белок

Gene

Статус в геноме утконоса

Подтверждающие доказательства

АТФазы, H + /K + обменивать, α полипептида
ATP4A

Отсутствует
Southern блот
АТФазы, H + /K + обменивать, бета полипептид
ATP4B

псевдогеном
ПЦР /прямое секвенирование
катепсина E
CTSE

псевдогеном
ПЦР /прямое секвенирование
гастрин
GAST

Отсутствует
Southern блоттинга
Neurogenin 3
Ngn3

Отсутствует
Southern блот
пепсина А
PGA

отсутствующего
Саузерн-блот /секвенирование
пепсин C
PGC

Отсутствует
Southern блот /секвенирование
желудочной внутренней фактор
GIF

Present (выражение панкреатический)
RT-PCR
химозин
CYMP

Присутствует (выражение не обнаружено)
Секвенирование /RT-PCR
RT, -PCR, обратной транскрипции и полимеразной цепной реакции.
Для решения этого вопроса, мы в следующий раз провели детальный поиск предполагаемого появления в геноме утконоса функциональных генов, кодирующих белки, секретируемые желудочных желез. Этот поиск привел нас к идентификации двух генов с интересными характеристиками в этом отношении. Ген, кодирующий желудочный внутренний фактор (GIF
), который необходим для всасывания витамина B <югу> 12, прекрасно сохраняется в утконоса. Этот белок, выделяемый главными или париетальной клетки в большинстве eutherians, но это в основном производится по панкреатических клеток у собак, а также в опоссума, в которых ни одно выражение желудка не может быть обнаружено [28, 29]. Поэтому вероятно, что экспрессия этого гена был панкреатический перед prototherian-therian раскола, а внутренний фактор может все еще быть выделяемый поджелудочной железы в утконоса, где он может осуществлять свою физиологическую функцию.
Чтобы исследовать эту возможность, мы Проведенный анализ RT-PCR с использованием специфических праймеров для GIF
и РНК из различных тканей с любой утконос или ехидна (Т. колюшка
). Это позволило нам найти, что GIF
выражение может быть обнаружен в поджелудочной железе, и ниже, экспрессия может быть также обнаружены в печени, а также в Эчидна мозга, в то время как ни одно выражение не было обнаружено в мышцах или головном мозге из утконосу (смотри файл Дополнительные данные 2 ). Таким образом, эти данные показывают, что, подобно случаю сумчатых, то
гена GIF также экспрессируется в поджелудочной железе у однопроходных. Подобная ситуация может возникнуть в случае химозина, аспартил протеазы, который участвует в процессе свертывания молока путем ограниченного протеолиза из каппа казеина [30]. Химозин присутствует у кур и у большинства видов млекопитающих, хотя она была инактивируется pseudogenization в организме человека и других приматов [2, 31]. Наш геномный анализ также обнаружен ген, содержащий полную открытую рамку считывания, которая может представлять собой функциональный ген химозин в геноме утконоса. Это открытие, наряду с отсутствием растворимых пепсина и катепсина Е в утконоса, позволяет предположить, что химозин может быть единственным аспартилпротеазы с возможностью способствовать перевариванию пищи в желудке утконоса. Тем не менее, весьма маловероятно, что химозин может компенсировать отсутствие активности пепсина в желудке утконоса из-за его гораздо более низкой протеолитической активностью по сравнению с тем из пепсина [30]. Кроме того, высокий рН утконоса желудка может предотвратить активацию зимогенных и протеолитическую активность этого пептидазы. И, наконец, вполне возможно, что, подобно случаю с внутренним фактором, утконос химозин могут быть также произведены другими тканями. В связи с этим, мы не смогли обнаружить экспрессию этого гена в любом из тканей анализируемых выше (данные не показаны), хотя его мнимый участие в переваривании пищевых белков должны быть дополнительно охарактеризованы.
Потеря желудка функция в prototherians является уникальной среди позвоночных, так как этот орган был функциональным для более чем 400 миллионов лет, от рыб до therians и птиц, и она была адаптирована к конкретным пищевых привычек, что приводит к образованию нескольких камер у птиц и жвачных [ ,,,0],32]. В отличие от этого, желудок утконоса полностью лишенный желез и была сведена к простому дилатации нижней части пищевода [14, 15]. Примечательно, что некоторые виды рыб, такие как данио (Danio rerio
) и Pufferfish (Бурый Скалозуб
) также потеряли свои желудочных желез в процессе эволюции, хотя этот факт не по-видимому, привело к потере многих желудочных генов в этих костистых как в утконоса [33, 34]. С другой стороны, маленький желудок, высокий рН желудочного сока, а также отсутствие желудочных желез в ехидны, вместе с выводом о том, что некоторые из желудка генов, потерянных в утконоса также отсутствуют в Т. Aculeatus
, позволяют предположить, что потеря функции желудка и желудочных генов в однопроходных произошло до раскола утконос-ехидна, более 21 млн лет назад [10]. Тем не менее, трудно определить, является ли потеря желудка генов в утконоса присвоил селективное преимущество в процессе эволюции, или же они были потеряны в результате расслабленном ограничения из-за дополнительных изменений этого вида.
В связи с этим , то возможно, что потеря генов желудка в однопроходных, возможно, присвоил селективное преимущество этой популяции против паразитов или патогенов, которые полагаются на присутствии кислотного рН в желудке их инфекции или распространения, или использование белков клеточной поверхности такие как ATP4A, ATP4B или CTSE в качестве рецепторов для инфекции. Если это так, то это будет представлять собой яркий пример «меньше-это-более" гипотезы [35, 36], которая постулирует, что потеря гена может придать селективное преимущество при определенных условиях. Тем не менее, при отсутствии дополнительных данных, она не может быть исключено, что дополнительные изменения в пищеварительной системе однопроходных нерелевантным функции генов, описанных в данной работе, и они были подвергнуты накоплению вредных мутаций из-за расслабленного ограничения , Тем не менее, вопрос интересный в этом пункте, были ли дополнительные стратегии были приняты утконосу для достижения эффективного переваривания белков в отсутствие ряда желудочных ферментов. Изменения диетических привычек, таких, как питаются личинки насекомых, которые легко переваривается; наличие специфических анатомических структур, таких как шлифовальные пластины или щека мешочки, которые позволяют растирание и хранения продуктов питания; и мнимый появление характерных желудочно-кишечного тракта флоры в утконоса могут представлять собой механизмы, посредством которых этот вид преодолеть потерю функционального желудка.
Другой вопрос, поднятый этим сравнительного анализа генома, является ли потеря всех выше обсуждаемых генов причиной или следствием этого конкретного утконоса фенотипа желудка. Удаление кодирующего гена гастрина, возможно, внесли свой вклад в этот процесс, так как мыши, дефицитные в гастрина обнаруживают атрофию oxyntic слизистой оболочки, с уменьшенным количеством париетальных и энтероэндокринные клеток, ахлоргидрией, и уменьшение толщины слизистой оболочки [37-39]. Кроме того, инактивация ATP4B
было показано, дает значительное снижение пепсина продуцирующих главных клеток и изменений в структуре париетальных клеток [25]. Кроме того, потеря ФГК
также может внести свой вклад в желудочном атрофии, наблюдаемой в утконосу, так как эта протеаза была недавно показано, что требуется для обработки и активации морфоген звуковой еж (Shh) в желудке [40]. Таким образом, удаление или инактивации гастрина, кислотно-секретирующих АТФазы и пепсиногена могли способствовать существенному сокращению образования желудочных желез в однопроходных. Тем не менее, мы не можем отбросить возможность того, что функция желудка была потеряна каким-либо другим несвязанной механизмом, и - при отсутствии селективного давления для поддержания генов, кодирующих белки, замешанных в функции желудка - эти гены были потеряны pseudogenization и /или удаления Мероприятия. Тем не менее, исключительное отсутствие этих генов не может объяснить значительное сокращение размеров наблюдалось в желудке утконоса, предполагая, что другие факторы могут быть ответственны за эту характерную черту.
Чтобы оценить эту возможность, мы сначала выбрали ряд генов ранее описал влиять на размер желудка у мышей и исследовали его предполагаемую присутствие и последовательность сохранения в геноме утконоса (дополнительный файл данных 3). Этот анализ позволил определить, что ген, кодирующий neurogenin-3 было потеряно в утконоса (Дополнительный файл данных 1 и таблица 1).
Neurogenin-3 является фактором транскрипции, чья активность необходима для спецификации желудочной идентичности эпителиальных клеток , и дефицит этого фактора приводит к значительно меньших желудков и отсутствие гастрина-секретирующих клеток G, D клеток соматостатина-секретирующих клеток и глюкагон-секретирующие [41]. Таким образом, заманчиво предположить, что neurogenin-3 может быть ген-кандидат, чтобы объяснить, по крайней мере частично, морфологические различия между утконоса желудка и у других позвоночных. Тем не менее, дальнейшие исследования роли neurogenin-3 у разных видов потребуется приписывать роль этого фактора транскрипции в определении структурных или функциональных различий в желудке во время эволюции млекопитающих.
Механизмы, участвующие в потере желудочных генов в утконоса
Наконец, в этой работе мы также исследовали предполагаемые механизмы, ответственные за потерю генов желудка в геноме утконоса. Первая возможность в связи с этим должно быть возникновение направленных потерь генов специфически происходящих в утконоса и два сохранившихся видов ехидна Zaglossus
и Tachyglossus
. В качестве первого шага в этом анализе, а также на основе последних исследований конкретных потерь генов в процессе эволюции гоминоидов [42], мы исследовали гипотезу о том, что гены желудка были независимо друг от друга удалены в утконоса путем неаллельной гомологичной рекомбинации или путем введения повторяющихся последовательностей. В соответствии с этой возможностью, и по согласованию с повышенной активностью вкраплениями элементов в геноме утконоса [10, 43], мы обнаружили, что CTSE
ген был нарушен в утконоса путем вставки длинных вкраплениями элементов (Линейки) и короткие вкраплены элементы (SINEs) в экзонов 7 и 9, разрушающие белок кодирующей области (рисунок 4). Интересно отметить, что экзон 9 был нарушен вставкой элемента LINE2 Plat1m, который далее нарушенного вставкой элемента СИНУСА Mon1f3 (рисунок 4). В связи с этим, анализ различных вкраплениями элементов в геноме утконоса показало, что основной период активности элементов Mon1f3 было между 88 и 159 MYA [10], что указывает на pseudogenization из CTSE
могло произойти в течение этого периода, и предполагая, что инактивация генов желудка в однопроходных началось по крайней мере 88 Mya. Кроме того, высокая обилие повторяющихся элементов в CTSE
регионе (более 3,8 перемежаются элементов на килобаза по сравнению с 2 для средней генома [10]), возможно, способствовали удалению шести из девяти экзонов CTSE Ру по неаллельной гомологичной рекомбинации между этими повторяющимися элементами. Переменная плотность перемежаются элементов в регионах, рассмотренных в данном исследовании, повышает вероятность того, что подобные механизмы, наблюдаемому в CTSE
, возможно, был ответственен за полное удаление других генов желудка, хотя участие других механизмов в этом процессе не может быть исключена. Рисунок 4 Инактивация CTSE
гена путем вставки перемежаются элементов. Генетическая карта CTSE
локуса в геноме утконоса, показывающий разрушение экзонов 7 и 9 перемежаться элементами. Верхняя и нижняя панели показывают более подробное представление экзонов 7 и 9, соответственно, что указывает на нуклеотидной последовательности экзонов и разрушающими длинный вперемежку элемент (линия) 2 и коротких перемежаются элемента элементов (синусоидальный). п.н., пары оснований.
Заключение
В целом, детальный анализ последовательности генома утконоса позволило нам продемонстрировать, что ряд генов, которые участвуют в переваривании пищи в желудке были специально были удалены или инактивированы у этого вида , а также в ехидна. Примечательно, что результаты, представленные здесь, могут представлять собой исключительный пример из менее-это-дополнительной эволюционной модели [35, 36], как для ряда генов, участвующих, а также для физиологических последствий, полученных из этих генетических потерь.

• Клинические проявления внематочной желчевыводящих дренажа в двенадцатиперстной бульбусом и желудка с тщате…
• Функциональные исходы методом восстановления после лапароскопической проксимальной резекции желудка по по…