Izguba genov vpletenih v funkciji želodca pri Platypus evolution

Izguba genov, ki so vpletene v delovanje želodca med Platypus evolucije
Abstract
Ozadje
-raca zaračunavajo Platypus (Ornithorhynchus anatinus
) spada v podrazred sesalcev Prototheria, ki so se oddaljile od črte Theria zgodaj v evoluciji sesalcev. Zaporedje platypus genom ponuja edinstveno priložnost za osvetlitev nekatere vidike biologije in evolucije teh živali.
Rezultati
Pokazali smo, da je bilo več geni vpleteni pri prebavi hrane v želodcu izbrisati ali inaktiviran z Platypus. Primerjava z drugimi vretenčarjev genomov pokazala, da so bile glavne geni vpleteni v nastanek in delovanje želodčnega soka izgubljena v Platypus. Ti vključujejo aspartil proteaze pepsinogen A in pepsinogens B /C, je izločanje solne kisline stimulacijski hormon gastrin in α podenote želodca H + /K + - ATPaze. Drugi geni vpleteni v želodčnih funkcij, kot so beta podenote H + /K + - ATPaze in aspartil proteaze katepsina E, so inaktivirano zaradi pridobitve za izgubo funkcije mutacij. Vsi ti geni so zelo ohranjeni v vretenčarjev, ki odraža edinstven vzorec evolucije v Platypus genoma prej ni videl v drugih genomov sesalcev.
Zaključek
Opazovani izgube genov, ki sodelujejo pri želodčnih funkcij lahko odgovoren za anatomski in fiziološke razlike v prebavnem traktu med stokovci in drugih vretenčarjev, vključno majhnosti, pomanjkanje žlez in visoko pH stokovci želodca. Ta študija prispeva k boljšemu razumevanju mehanizmov, ki so osnova za razvoj v Platypus genoma, lahko podaljša manj-je-bolj razvojni model v stokovci in zagotavlja nove vpogled v pomen škodnih dogodkov genov med razvojem sesalcev.
Ozadje
glavni cilj v zaporedja različnih genomov je identificirati genetske spremembe, ki so odgovorni za fizioloških razlik med temi organizmi. V zvezi s tem je primerjava med človeškimi in glodalcev genomov opredeljena širitev v glodalcih genov, ki so vpleteni v gnojenja in spermijev zorenje, ki vabi obrambe, zaznavanja vonja ali razstrupljanje [1-3], kar potrjuje na genetski ravni fiziološke razlike v teh procesih med ljudi in glodavce. Poleg tega je razvoj določenih bioloških procesov med razvojem, na primer proizvodnja mleka pri sesalcih, je spremljala pojavom novih genov, ki so vpleteni v te nove funkcije, kot kazeina in alfa-laktalbumin [4]. Zato se zdi, da je pridobivanje novih fiziološke funkcije pri razvoju vretenčarja poganja nastajanje novih genov prilagojeni tem novejših funkcij. Kljub temu, da genski dobički predstavljajo intuitiven mehanizem za razvoj novih bioloških funkcijah, so genski izgube je tudi pomembno v razvoju, tako količinsko kot kakovostno [5-9]. Nedavna razpoložljivost številnih vretenčarjev genomov je odprla možnost za izvedbo obsežnih evolucijsko analizo, da bi ugotovili diferencialne gene, ki so odgovorni za posebne razlike v posameznih bioloških procesov.
-Raca zaračunavajo kljunaša (Ornithorhynchus anatinus
) predstavlja dragocen vir za parajo molekularne mehanizme, ki so bili aktivni v evoluciji sesalcev, tako zaradi svoje filogenetske položaja in prisotnosti edinstvenih bioloških značilnosti [10]. Skupaj z echidnas, platypus Vzpostavlja Monotremata podrazred (prototherians); To je eden od dveh podrazredov v kateri so razdeljene sesalci, skupaj z therians, ki so nadalje razdeljeni v marsupials (metatherians) in sesalcev s posteljico (eutherians) [11]. Pojav značilnosti sesalcev specifične, kot so homeothermy, prisotnost krzna in mlečne žleze naredi tega organizma ključni element pri pojasnjevanju genetskih dejavnikov, ki so vpletene v videzu teh bioloških funkcij. Kljub temu je od zadnjega sesalcev skupnega prednika pred več kot 166 milijoni let (Mya) [12, 13], so se pojavile druge lastnosti, kot so prisotnost strupov žlez ali Elektrorecepcija in nekatere značilnosti vretenčarjev so bili izgubljeni, zaradi česar v odsotnost odraslih zob ali funkcionalni želodec [14, 15].
v tem delu smo pokazali, da je prišlo do selektivno brisanje in inaktivacije v Platypus genomu več genov, ki so vpleteni v aktivnosti želodca, vključno vse gene, ki kodirajo pepsina proteaze, ki so vključene v začetni prebavi beljakovin v kislem pH želodca, kakor tudi geni, ki so potrebni za izločanje kisline v tem organa (Slika 1). Izguba in inaktivacijo teh genov zagotavljajo molekularno osnovo za razumevanje mehanizmov, ki so odgovorni za odsotnost v Platypus funkcionalnega želodcu, in razširiti naše znanje o evoluciji genoma sesalcev. Slika 1 Shema za eutherian prebavnem sistemu, ki prikazuje želodčni žleze in posebne vrste celic. Beljakovine, ki jih vsako vrsto celice izločajo in se neposredno vpleteni pri prebavi hrane so navedene, s poudarkom na rdeči teh proteinov, ki so odsotni v Platypus. * Želodca notranja faktor, ki jih parietalnih celic pri ljudeh, ampak v trebušne slinavke stokovci in drugih sesalcev.
Rezultati in razprava
Izguba pepsina genov v platypus genoma
Med začetno označevanje in karakterizacijo Platypus genom, smo opazili, da ni več proteaz genov v tem organizmu, ki so bili prisotni v drugih vrstah sesalcev [2, 10]. Večina teh izgubljenih proteaze genov kodiranje članov hitro razvijajoče se družine proteaz, vključno proteaz, ki so bili vpleteni v imunoloških funkcij, spermatogeneza, ali oploditve [2, 16]. Vendar, ko smo izvedli še bolj podrobno analizo vseh teh proteaz genov, izgubljenih v Platypus, smo ugotovili, da so bili ti kodiranje tri glavne želodca aspartil proteaze (pepsinogen A, pepsinogen B in gastricsin /pepsinogen C), prav tako odsotna iz sklopa platypus genoma . Te proteaze so odgovorni za proteolitično cepitev prehranskih beljakovin pri kislem pH želodca, in so visoko ohranjeni preko evolucije, od rib do sesalcev in ptic [17]. Geni, ki kodirajo te proteaze (PGA
, PGB
in PGC
) se nahajajo v različnih kromosomov lokusih, katerega celotna struktura je bila prav tako dobro ohranjena v večini vretenčarjev genomov, vključno Platypus (slika 2). Zato se je zdelo verjetno, da bi bila njihova odsotnost v Platypus zaradi nepopolnosti sklopa genoma v določenem kromosomske regije. Poleg tega je analiza več kot 2 milijona sekvenc v sledovih, ki niso prisotni na skupščini in za izraženo zaporedje tag (EST) sekvence iz različnih Platypus tkiva [10] prav tako ni razkrila obstoj katerega koli od teh pepsinogen genov, kar potrjuje hipotezo, da so bili še posebej izbrisan v genomu tega sesalca. Slika 2 Izbris-pepsinogen kodiranja genov v Platypus genomu. (A) Synteny zemljevid lokusov, ki vsebuje PGB
in PGC
v vretenčarjev kaže močan ohranjanje genov, ki kodirajo pepsinogen C in njegovih spremljevalnih genov, z izjemo Platypus, v katerem PGC
je posebej bilo izbrisan. Na sliki tudi kaže, kako je gen, ki kodira pepsinogen B pojavil v therians zaradi podvajanja PGC
na bližnji lokusu, čemur sledi translokacije. Ustrezna regija v Platypus genom nima nobene gen-pepsinogen kodiranja. Funkcionalne pepsinogen geni so obarvane v modro, medtem ko so pepsinogen pseudogenes v rdeči barvi. Za človeka in psa, ki je doživel translokacijo PGB
lokus, so kromosomi navedena na levi strani. Genomu sekvence Analizirani so iz Platypus (Ornithorhynchus anatinus
), človeka (Homo sapiens
), pes (Canis familiaris
), opossum (Monodelphis domestica
), kuščarja (Anolis carolinensis
) , piščanec (Gallus gallus
), in žaba (Xenopus tropicalis
). (B) Synteny karta PGA
locus pri različnih vrstah vretenčarjev kaže črtanje tega želodca proteaze gena v Platypus genoma. Bakterijski umetni kromosom (BACS) in fosmids uporabljena v študiji so označene na vrhu vsake plošče. . Gene barve in lestvice so enaki kot v ploščo
Za dodatno raziskati to možnost, smo najprej primerjali genomsko organizacijo teh treh aspartil proteaze genov - PGA
, PGB
in PGC
- v genomi človekovega, pes, opossum, piščanec, kuščarja, in žabe [18-21]. Znano je, da so geni, ki kodirajo pepsinogens doživel več širitve med vretenčarjev evolucije, ki vodi do prisotnosti vsaj tri do šest različnih funkcionalnih članov v genomov teh organizmov (slika 2a). Poleg tega je podvajanje dogodek v PGC
v therian seva povzročila nastanek PGB
, za katero se zdi, da je funkcionalna v opossum in psa, in ta je verjetno zamenjala funkcijo PGC
, ki je inaktiviran s pseudogenization. Lokusov vsebujejo te pepsinogen gene so visoko ohranjeno z razvojem in njihovih spremljajočih geni so tudi povsem ohranjena v obeh reda in nukleotidne sekvence v vretenčarjev genomi (slika 2a).
Analiza Platypus bakterijskih umetnih kromosomov (vpletenih v prometno nesrečo) in /ali fosmids ustrezajo te regije je pokazala, da so geni spremljajoči se pepsinogen gene iz drugih vrst hranjene in zemljevid z ustreznim syntenic območju Platypus genoma (slika 2). Vendar je sonda DNA, ki ustreza murine pepsinogen A niso križali z analiziranimi Platypus koncentracije alkohola v krvi ali fosmids segajo regije interesov (glej dodatno datoteko s podatki 1). Poleg tega je popolna zaporedjem Platypus genomskih regij, ki jih TFEB
in obdajata FRS3
kot tudi C1orf88
in CHIA2
ni uspelo odkriti vse gene, ki kodirajo pepsinogen C ali pepsinogen B, v tem zaporedju. Poleg tega, in da bi preverili možnost, da so pepsinogen geni prenesena na drugo lokusov med Platypus evolucije, Southern blot analizo z istim sonde smo izvedli z uporabo celotne genomske DNA. Ta analiza je povzročilo odsotnosti hibridizacije, ko smo uporabili genomsko DNA iz Platypus in eno Echidna vrste (Tachyglossus aculeatus
), ker enako sonda v več evolucijskih oddaljenih vrste, kot kuščar takoj zaznal dve hibridizaciji pasove (Podarcis hispanica
) in piščančje (podatki niso prikazani).
skupaj ti podatki kažejo, da so geni, ki kodirajo te želodčne proteaze posebej izbrisan v genomu stokovci verjetno posledica pomembnih razlik v prebavi prehranskih beljakovin v teh vrstah v primerjavi z drugih vretenčarjev.
Izguba ali inaktivacijo Platypus genov vpletenih v izločanja želodčne kisline
Pepsinogens sintetizirajo glavnih celic v oxyntic žlez v želodcu, kot neaktivnih predhodnimi sestavinami, ki se aktivirajo, ko so izpostavljeni nizkim pH od želodčna tekočina [22]. Izločanje solne kisline spodbujena z želodčno hormona gastrina, ki se sprosti z enteroendokrine G celic, ki so prisotne v pilorusa žlez odziv na aminokisline in prebavi beljakovin. Da bi poskušali razširiti zgornje ugotovitve o odsotnosti pepsinogen genov v Platypus, smo poleg ocenili možnost, da bi lahko bila tudi gen gastrin (GAST
) odsotna od Platypus genoma.
Po primerjalne genomske analize sledi ista strategija kot v primeru pepsinogen genov, nam ni uspelo odkriti nobenih dokazov o prisotnosti Gast
v Platypus (glej sliko Dodatni podatki 1), ki predlaga, da se kislina izločanje oslabljena tudi v tej vrsti. Skladne z opazovanjem, vzporedna genomsko analiza je tudi pokazala, da je α podenote H + /K + - ATPaze (ATP4A
), ki je odgovorna za kisanja vsebine želodca, ki ga parietalnih celicah je bila izbrisana tudi iz Platypus genoma. Ta gen, ki je prisoten od rib amniotes, je zelo ohranjena preko evolucije, ampak je odsoten iz sklopa platypus genoma (slika 3a). Ogled podobnih primeru pepsinogen genov, na ATP4A
plazmida gene (TMEM147
in KIAA0841
), ki so prisotne v ribah, therians in piščanca, je bilo takoj ugotovljeno v Platypus. Tako je analiza fosmid klona, ​​ki ustreza tej regiji s sondo za najbolj proksimalni genov (TMEM147
) je povzročila odkrivanje določenega hibridizacije pasu v Platypus (glej sliko Dodatni podatki 1). Vendar pa bi lahko brez hibridizacije trakovi odkriti v Platypus fosmid Kaag-0404B19 ali skupno genomske DNA iz Platypus in T. aculeatus
pri uporabi humanega izhaja ATP4A
sondo, ki je sicer priznano posebnih pasov v miške, piščanca, in kuščar (dodatni podatki datoteka 1 in podatki niso prikazani). Ti rezultati razširitev zgornje ugotovitve o želodčnih proteaznih genov in dokaže, da so druge gene, vključene v prebavnem aktivnosti želodčnega soka prav tako selektivno izbrisana iz genomov stokovci. Slika 3 Odsotnost funkcionalne želodčne kisline izločujoče H + /K + -ATPazni v stokovci. (A) Filogenetske drevo, ki prikazuje porazdelitev funkcionalne alfa podenoto H + /K + -ATPazni gena (ATP4A
) pri vretenčarjih, pri čemer v rdeči odsotnost tega gena v Platypus. Odstotek identitet na ravni proteinov ATP4A od človeškega (Homo sapiens
), pes (Canis familiaris
), opossum (Monodelphis domestica
), kuščarja (Anolis carolinensis
), piščanca (Gallus gallus
), in žaba (Xenopus tropicalis
) je prikazana v rumenih poljih. (B) strukturo Gene od ATP4B
in aminokislinske sekvence poravnavi navedenih eksonov z ATP4B iz različnih vrst vretenčarjev, vključno zeti s teleost ribjega (Gasterosteus aculeatus
). Elektroferogrami in zaporedje prevod Platypus ATP4B
eksonov 3, 4 in 7, ki prikazuje prisotnost prezgodnjih zaključni kodon in premika bralnega okvira (rdeča puščica). MYA, pred milijon leti.
Smo poleg preučila možnost, da bi mehanizmi, ki se razlikuje od tiste, ki zadevajo posebno izbris želodčnih genov prispevala tudi k navidezne izgube pri Platypus z evolucijsko ohranjene prebave. Ta analiza nas je pripeljala do zaključka, da sta znana želodčne genov - in sicer CTSE
in ATP4B
[23-25], ki kodirajo aspartil proteaze katepsina E in beta podenoto H + /K + - -ATPaze, oziroma - so inaktivira pseudogenization. Tako smo najprej opazili, da platypus genom vsebuje zaporedja z visoko podobnost obeh želodca genov v ustreznih syntenic regijah, kar kaže, da CTSE
in ATP4B
bi dejansko funkcionalnih genov v Platypus. Vendar pa nadalje podrobno analizo njihovega nukleotidnega zaporedja je pokazala, da je CTSE
nefunkcionalna pri tej vrsti zaradi tako prisotnosti prezgodnje stop kodonom v eksonu 7 (Lys295Ter) ter izgubo šest njegovih devet eksonov. Podobno je bil gen, ki kodira ATP4B pseudogenized v Platypus zaradi prisotnosti prezgodnjih stop kodoni v eksonov 3 in 4 (Tyr98Ter in Lys153Ter), kot tudi premik okvirja v eksonu 7 (slika 3b). To opažanje, skupaj z izgubo ATP4A
v Platypus, potrjuje odsotnost funkcionalne H + /K + - ATPaze v tem vretenčarja in zagotavlja vsaj del razlage za pomanjkanje kisline izločanje v Platypus želodcu; To je značilnost stokovci, ki želodčni sok je pH nad 6 [14].
Izguba želodca genov pri Platypus evolucije
želodcu sesalcev je prevlečena z žleznega epitela, ki vsebuje štiri glavne vrste celic [26] : sluz, parietalnih, glavni in enteroendokrina Celica. Zgoraj navedeni podatki kažejo, da so geni, ki kodirajo različne izdelke teh štirih glavnih tipov celic iz želodca žleznega epitela selektivno izbrisana ali inaktiviramo med stokovci evolucije (slika 1 in tabela 1). Čeprav je bilo dokazano, da geni, ki kodirajo proteaz je treba opraviti na procese genskih dogodkov dobiček /izguba v obeh vretenčarjev in nevretenčarjev genomov [5, 16, 27], Ugotovili smo, da te izgube gen dogodki so jih opazili pri Platypus želodčnih geni ne predstavljajo splošen proces vpliva na vse proteine, ki so vključeni v prebavi hrane zaradi analize genov vpletenih v prebavilih funkcije pokazala, da so tisti, ki kodirajo proteaze in hormoni, izražene v črevo ali eksokrine trebušne iz eutherians povsem ohranjena v Platypus (slika 1). Zdi se torej, da je prišlo do selektivna izguba Platypus geni odgovorni za biološko aktivnost želodca juice.Table 1 Povzetek genov vpletena v želodčnem funkcijo v Platypus
Beljakovine

Gene
statusu v Platypus genomu
Potrditev dokazi
ATPaze, H + /K + izmenjavo, α polipeptidom
ATP4A
Odsotno
Southern blot
ATPaze, H + /K + izmenjevanje, beta polipeptid
ATP4B
Pseudogene
PCR /neposredna zaporedja
katepsina E
CTSE
Pseudogene
PCR /neposredne sekvenciranje
gastrin
GAST
Odsoten
Southern blot
Neurogenin 3
NGN3
Odsoten
Southern blot
pepsin A
PGA
odsoten
Southern blot /sekvenciranje
pepsin C
PGC
odsoten
Southern blot /sekvenciranje
želodčne notranje faktor
GIF
Present (izraz trebušne slinavke)
RT-PCR
himozinom
CYMP
Present (izraz ne zazna)
sekvenciranje /RT-PCR
RT, -PCR, reverzna transkripcija verižna reakcija s polimerazo.
za nadaljnjo obravnavo tega vprašanja, smo zraven izvedli podrobno iskanje domnevnega pojava v Platypus genomu funkcionalnih genov, ki kodirajo proteine, ki jih želodčnih žlez izločajo. To iskanje nas je pripeljala do identifikacije dveh genov z zanimivimi značilnosti v zvezi s tem. Gen kodira želodčni bistveni faktor (GIF
), ki je potrebna za absorpcijo vitamina B 12, je povsem ohranjena v Platypus. Ta protein izloča z višjim ali parietalnih celicah v večini eutherians, vendar ga proizvaja predvsem pankreatičnih celic pri psih, kakor tudi v opossum, v katerem je mogoče odkriti ni izraz želodca [28, 29]. Zato je verjetno, da je bil izraz tega gena trebušne pred prototherian-therian delih in dejanska dejavnik, lahko še vedno izloča trebušna slinavka v Platypus, kjer lahko uveljavila svoj fiziološke funkcije.
Da bi raziskali to možnost, smo opravili analizo RT-PCR z uporabo posebnih začetnih oligonukleotidov za GIF
in RNA iz različnih tkiv, bodisi Platypus ali Echidna (T. aculeatus
). To nam je omogočilo, da bi našli, da bi GIF
izraz mogoče zaznati v trebušni slinavki in nižji izraz je bil zaznan tudi v jetrih, pa tudi v Echidna možganih, ker ni bilo izraz odkrita v mišicah ali možganov iz Platypus (glej sliko Dodatni podatki 2 ). Zato so te ugotovitve kažejo, da, podobno kot pri marsupials, je GIF
gen trebušne slinavke v stokovci izrazil tudi. Podobno bi se lahko zgodilo v primeru himozinom, aspartil proteaze, ki sodeluje pri strjevanju mleka omejena proteolize κ kazeina [30]. Himozinom je prisotna pri piščancih in v večini vrst sesalcev, čeprav je bilo inaktiviramo z pseudogenization pri ljudeh in drugih primatov [2, 31]. Naša genomsko analizo zaznali tudi gen, ki vsebuje celoten odprt bralni okvir, ki bi lahko pomenila funkcionalnega himozinom gena v Platypus genoma. Ta ugotovitev, skupaj z odsotnostjo topnih pepsinov in katepsina E v Platypus, kaže, da bi lahko himozinom edini aspartil proteaza s sposobnostjo, da prispeva k prebavi hrane v želodcu Platypus. Kljub temu, da je zelo malo verjetno, da bi lahko himozinom nadomestiti pomanjkanje pepsin dejavnosti v Platypus želodcu zaradi svoje veliko nižje proteolitično aktivnost v primerjavi s tisto pepsinov [30]. Poleg tega bi lahko visoka pH Platypus želodca prepreči aktivacijo zimogeni in proteolitično aktivnost tega peptidaze. Končno je mogoče, da je podoben primeru intrinzične faktorja, lahko platypus himozinom se proizvaja tudi z drugimi tkivi. V zvezi s tem nismo mogli odkriti ekspresijo tega gena v katerem koli izmed tkiv zgoraj (podatki niso prikazani) analiziranih, čeprav je treba njegovega domnevnega sodelovanja pri prebavi prehranskih beljakovin nadalje označen s tem.
Izgubo želodcu funkcija v prototherians je edinstven med vretenčarji, saj je ta organ je funkcionalna za več kot 400 milijonov let, od rib do therians in ptice, in je bil prilagojen za posebne prehranske navade, kar je povzročilo nastanek več zbornic pri pticah in prežvekovalcev [ ,,,0],32]. V nasprotju s tem, želodec Platypus je popolnoma aglandular in je zmanjšana na preprost dilatacije nižjih požiralnika [14, 15]. Zanimivo je, da nekatere vrste rib, kot so cebric (Danio rerio
) in pufferfish (Takifugu rubripes
) so izgubili tudi svoje želodčne žleze med evolucijo, čeprav je to dejstvo očitno ni povzročila izgubo toliko želodčnih genov v teh kostnice kot v Platypus [33, 34]. Po drugi strani pa majhna želodcu, visok pH želodčne tekočine in pomanjkanje želodčnih žlez Echidna, skupaj z ugotovitvijo, da so nekateri izmed želodčnih genov izgubljenih v Platypus tudi ni v T. aculeatus
, kažejo, da je izguba funkcije v trebuhu in želodcu genov v stokovci zgodila pred platypus-Echidna delih, več kot 21 MYA [10]. Vendar pa je težko ugotoviti, ali je izguba želodčnih genov v Platypus pri razvoju selektivno prednost, ali so bili izgubljeni zaradi sproščene omejitve zaradi dodatnih sprememb v tej vrsti.
V tem oziru je možno, da bi lahko izguba želodčnih genov stokovci selektivno prednost tej populaciji pred paraziti ali patogeni, ki se opira na prisotnosti kislega pH v želodcu za njihovo infekcijo ali razmnoževanje, ali uporaba beljakovin na površini celic kot ATP4A, ATP4B ali CTSE kot receptorji za okužbo. Če to drži, potem bi to predstavlja jasen primer "manj je-bolj" hipotezo [35, 36], ki predpostavlja, da se lahko izguba gena selektivno prednost pod posebnimi pogoji. Kljub temu, v odsotnosti dodatnih podatkov, ne more biti izključeno, da dodatne spremembe v prebavnem sistemu stokovci je nepomembno funkcijo genov, opisanih v tem delu, in so bili podvrženi kopičenje škodljivih mutacij zaradi sproščenega omejitev . Vendar pa je zanimivo vprašanje v tem trenutku je, ali so dodatne strategije, ki jih Platypus sprejela za doseganje učinkovitega prebavo beljakovin v odsotnosti številnih želodčnih encimov. Spremembe v prehranjevalnih navad, kot se hranijo z ličinkami žuželk, ki so lahko prebavljiva; prisotnost specifičnih anatomskih struktur, kot je brušenje plošč ali obrazni-vrečkah, ki omogočajo trituracije in shranjevanje hrane; in domnevni pojav a značilnih gastrointestinalnih flore v Platypus lahko pomenijo mehanizme, s katerimi je ta vrsta premagovanje izgube funkcionalne želodec.
Drugo vprašanje, ki ga ta primerjalne analize genoma se postavlja vprašanje, ali je izguba vseh zgoraj omenjenih genov povzroči ali posledica tega posebnega Platypus želodca fenotip. Izbris genskega kodiranja gastrina bi lahko prispevali k temu procesu, saj miših s pomanjkanjem gastrina izkazujeta atrofija v oxyntic sluznico z zmanjšanim številom parietalnih in enteroendokrine celice, aklorhidrija in zmanjšano debelino sluznico [37-39]. Poleg tega je bilo inaktivacijo ATP4B
izkazalo, da dajejo znatno zmanjšanje proizvodnjo pepsina glavnih celic in spremembe v strukturi parietalnih celic [25]. Poleg tega je izguba PGA
lahko prispevajo tudi k želodčne atrofije opazili pri Platypus, ker je bil ta proteaza pred kratkim izkazalo, da je potrebno za predelavo in aktiviranje morphogen sonic jež (SHH) v želodcu [40]. Zato, izbris ali inaktivacijo gastrina, kisline izločajo ATPase in pepsinogen A je lahko prispevali k bistvenemu zmanjšanju nastanka želodčnih žlez v stokovci. Kljub temu, da ne moremo zavreči možnosti, da je funkcija želodcu izgubljeno drug nepovezani mehanizma, in - v odsotnosti selektivnega pritiska za ohranjanje genov, ki kodirajo proteine, vpletene v funkciji želodčnem - ti geni bila izgubljena pseudogenization in /ali brisanjem dogodki. Vendar pa je izključna odsotnost teh genov ni mogoče pojasniti znatnega zmanjšanja velikosti opazili v želodcu Platypus, kar kaže, da je lahko odgovoren za to značilnostjo drugi dejavniki.
Za oceno te možnosti, smo najprej izbrali vrsto genov prej opisano vplivati ​​na velikost želodca pri miših in preverila svojo domnevno prisotnost in zaporedje ohranjanje pri Platypus genoma (Dodatni podatki datoteke 3). Ta analiza nam je omogočilo, da ugotovi, da je gen, ki kodira neurogenin-3 izgubljene Platypus (dodatni podatki datoteka 1 in tabela 1).
Neurogenin-3 je transkripcijski faktor, katerega delovanje je potrebna za specifikacijo želodca epitelnega identitete celic in pomanjkanje tega dejavnika rezultatov v precej manjših želodcev in odsotnosti-gastrina izločajo G celic, D celic somatostatinskimi izločajo in celice A-glukagona izločajo [41]. Zato je skušnjava, da špekulirajo, da neurogenin-3 je lahko gen kandidat razložiti, vsaj delno, morfološke razlike med Platypus želodcu in drugih vretenčarjev. Kljub temu bodo potrebne nadaljnje študije o vlogi neurogenin-3 pri različnih vrstah pripisati vlogo na to transkripcijski faktor pri določanju strukturne ali funkcionalne razlike v želodcu med evolucijo sesalcev.
Mehanizmih, ki so izgubo želodčnih genov v Platypus
Končno, v tem delu smo pregledali tudi domnevna mehanizmov, ki so odgovorni za izgubo želodčnih genov v Platypus genoma. Prva možnost v zvezi s tem bi morala biti pojav usmerjenih genskih izgub posebej pojavljajo v Platypus in dve podaljšane Echidna vrste Zaglossus
in Tachyglossus
. Kot prvi korak v to analizo in na podlagi nedavne študije posebne izgube genov med razvojem hominoid [42], smo preverjali hipotezo, da so bile v želodcu geni neodvisno črta v Platypus s nonallelic homologno rekombinacijo ali z vstavitvijo ponavljajočih se zaporedij. V skladu s tem možnost, da v dogovoru s povečano aktivnost vmes ležečih elementov v Platypus genoma [10, 43], smo ugotovili, da je bila v CTSE
gen moten v Platypus z vstavitvijo dolgih vmes ležečimi elementi (linije) in kratke vmes elementi (sinusov) v eksonov 7 in 9, moti kodiranje beljakovin regijo (slika 4). Zanimivo je, da je ekson 9 moten vstavitvijo line2 Plat1m element, ki je dodatno prekinjen z vstavitvijo SINE Mon1f3 elementa (slika 4). V zvezi s tem je analiza različnih vmes ležečih elementov v Platypus genom je pokazala, da je bil glavni obdobje delovanja Mon1f3 elementov med 88 in 159 Mya [10], kar kaže, da pseudogenization za CTSE
bi lahko prišlo v tem obdobju, in kaže, da inaktivacijo želodčnih genov v stokovci začela vsaj 88 Mya. Poleg tega je visoka številčnost ponavljajočih se elementov v CTSE
regiji (več kot 3,8 vmes elementi na kilobaznih v primerjavi z 2 za povprečjem genoma [10]), bi lahko prispevali k črtanju šestih od devetih eksonov v CTSE
s nonallelic homologno rekombinacijo med temi ponavljajočih se elementov. Spremenljivi gostota vrinjeni elementov v državah, obravnavanih v tej študiji odpira možnost, da bi v CTSE
so bili podobni mehanizmi, ki so bili opaženi odgovoren za popolno črtanje drugih želodčnih genov, čeprav je sodelovanje drugih mehanizmov v tem procesu ne more izključiti. Slika 4 Inaktivacija CTSE
gena, ki ga vstavitvijo vrinjeni elementov. Genetski zemljevid CTSE
locus v Platypus genoma, ki prikazuje motnje eksonov 7 in 9 po vrinjeni elementov. Zgornje in spodnje plošče kažejo podrobnejši pregled eksonov 7 in 9, v tem zaporedju, ki označuje zaporedje nukleotidov eksonov in moti dolgo vpeta element (LINE) 2 in kratke vrinjeni elemente element (inja). bp, baznih parov.
Zaključek
Če povzamemo, je podrobna analiza zaporedja platypus genoma nam je omogočilo, da se dokaže, da je več genov, ki so vpleteni v prebavi hrane v želodcu, še posebej bili izbrisani ali inaktiviran pri tej živalski vrsti kot tudi v Echidna. Zanimivo je, da se rezultati predstavljeni tukaj predstavlja izjemen primer v manj-je-več evolucijskega modela [35, 36], tako za število genov, ki sodelujejo, kakor tudi za fiziološke posledice, ki izhajajo iz teh genetskih izgub.

• Klinični predstavitve zunajmaternične biliarnim drenažo v dvanajstnika bulbus in želodca s temeljitem pregledu trenutnega literature
• Funkcionalne rezultati po tehniko obnove naslednje laparoskopsko proksimalnem želodca za rakom želodca: dvojna trakt primerjavi jejunal vmes