Förlust av gener inblandade i magsäcken funktion under näbb utveckling

Förlust av gener inblandade i gastrisk funktion under Platypus evolution Bild Sammanfattning
Bakgrund
duck-billed platypus (Ornithorhynchus anatinus
) tillhör däggdjursklassen Prototheria, som avvek från theria linjen i början av däggdjurs utveckling . Näbbdjuret arvsmassa ger en unik möjlighet att belysa vissa aspekter av biologi och utvecklingen av dessa djur.
Resultat
Vi visar att flera gener inblandade i matsmältningen i magen har tagits bort eller inaktiveras i näbb. Jämförelse med andra ryggradsdjur genomet visade att de viktigaste generna inblandade i bildandet och aktiviteten hos magsaft har gått förlorade i näbb. Dessa inkluderar aspartylproteaser pepsinogen A och pepsinogener B /C, saltsyrasekre stimulerande hormon gastrin, och α-subenheten av det gastriska H + /K + - ATPas. Andra gener inblandade i mag funktioner, såsom β-subenheten av H + /K + - ATPas och aspartylproteas cathepsin E, har inaktiverats på grund av förvärvet av förlust av funktionsmutationer. Alla dessa gener är mycket konserverade i ryggradsdjur, vilket återspeglar ett unikt mönster av evolution i näbb genomet som inte tidigare sett i andra däggdjursgenom.
Slutsats
observerade förlusten av gener som är involverade i mag funktioner kan vara ansvarig för den anatomiska och fysiologiska skillnader i mag-tarmkanalen mellan monotremes och andra ryggradsdjur, inklusive små, brist på körtlar, och högt pH av monotreme magen. Denna studie bidrar till en bättre förståelse av de mekanismer som ligger bakom utvecklingen av näbbdjur genomet, kan förlänga mindre är-mer evolutionär modell monotremes, och ger nya insikter i betydelsen av genen förlusthändelser under däggdjurs utveckling.
bakgrund Review, en viktigt mål i sekvenseringen av olika genom att identifiera de genetiska förändringar som är ansvariga för de fysiologiska skillnaderna mellan dessa organismer. I detta avseende har jämförelsen mellan mänskliga och gnagare genomen identifierade en expansion hos gnagare av gener som är inblandade i befruktning och spermiemognad, värdförsvar, lukt perception, eller avgiftning [1-3], bekräftar på genetisk nivå de fysiologiska skillnader i dessa processer mellan människor och gnagare. Dessutom har utvecklingen av specifika biologiska processer under evolutionen, till exempel produktionen av mjölk hos däggdjur, har åtföljts av uppkomsten av nya gener som är inblandade i dessa nya funktioner, såsom kasein och α-laktalbumin [4]. Det förefaller därför att förvärvet av nya fysiologiska funktioner under ryggradsdjurens evolution har drivits av generering av nya gener som är anpassade till dessa nyare funktioner. Men även om genen vinster utgör en intuitiv mekanism för utveckling av nya biologiska funktioner, gen förluster har också varit viktigt under evolutionen, både kvantitativt och kvalitativt [5-9]. Den senaste tidens tillgång till ett stort antal ryggradsdjur genomen har öppnat möjligheten att utföra storskaliga evolutionära analys i syfte att identifiera differential gener som är ansvariga för de specifika skillnaderna i synnerhet biologiska processer.
Duck-billed platypus (Ornithorhynchus anatinus
) representerar en värdefull resurs för att reda de molekylära mekanismer som har varit aktiva under däggdjurs utveckling, både på grund av dess phylogenetic läge och förekomsten av unika biologiska egenskaper [10]. Tillsammans med echidnas utgör näbb den Monotremata underklass (prototherians); Detta är en av de två underklasser i vilka däggdjur är indelade, tillsammans med Therians, vilket ytterligare är indelade i pungdjur (metatherians) och moderkakan däggdjur (eutherians) [11]. Utseendet på däggdjursspecifika egenskaper såsom homeothermy, förekomst av päls och bröstkörtlar gör denna organism en nyckelfaktor för att belysa de genetiska faktorer som är inblandade i uppkomsten av dessa biologiska funktioner. Icke desto mindre, sedan den senaste däggdjurs gemensamma förfadern, mer än 166 miljoner år sedan (MYA) [12, 13], har andra egenskaper uppstått, såsom närvaron av giftkörtlar eller electroreception, och några ryggradsdjur egenskaper har gått förlorade, vilket resulterar i frånvaro av vuxna tänder eller en funktionell mage [14, 15].
i detta arbete, visar vi att det har förekommit en selektiv radering och inaktivering i näbbdjur-genomet av flera gener som är inblandade i aktiviteten i magen, inklusive alla gener som kodar för pepsin proteaser, vilka är involverade i den inledande nedbrytning av proteiner i det sura pH-värdet i magen, liksom de gener som krävs för utsöndring av syra i detta organ (Figur 1). Förlusten och inaktivering av dessa gener ge en molekylär grund för att förstå de mekanismer som är ansvariga för frånvaron i näbbdjuret av en funktionell mage, och utöka vår kunskap om utvecklingen av däggdjursgenom. Figur 1 Schema för eutherian magtarmkanalen, visar mag körtlar och specifika celltyper. Proteiner som utsöndras av varje celltyp och direkt inblandade i matsmältningen anges, med tonvikt på röda de proteiner som är frånvarande i näbb. * Gastric intrinsic factor är producerade av parietalceller i människor men i bukspottkörteln hos monotremes och andra däggdjur.
Resultat och diskussion
Förlust av pepsin gener i näbbdjur genomet
Under den initiala annotering och karakterisering av näbbdjur genomet, märkte vi avsaknad av flera proteas gener i denna organism som var närvarande i andra däggdjursarter [2, 10]. De flesta av dessa förlorade proteas gener kodar medlemmar i snabbt föränderliga proteas familjer, inklusive proteaser som är inblandade i immunologiska funktioner, spermatogenes, eller gödsling [2, 16]. Men när vi utförde en mer detaljerad analys av alla dessa proteasgener förlorade i näbbdjur, observerade vi att de som kodar tre stora gastric aspartylproteaser (pepsinogen A, pepsinogen B, och gastricsin /pepsinogen C) var också frånvarande från näbbdjur genomet enheten . Dessa proteaser är ansvariga för den proteolytiska klyvningen av dietary proteiner vid det sura pH-värdet i magen, och har varit kraftigt konserverad genom evolutionen, från fisk till däggdjur och fåglar [17]. De gener som kodar dessa proteaser (PGA
, PGB
och PGC
) är belägna i olika kromosomala loci, vars övergripande strukturen har också väl bevarad i de flesta ryggradsdjur genom, inklusive näbbdjur (Figur 2). Därför verkade det osannolikt att deras frånvaro i Platypus kan bero på ofullständig genomet enheten i ett visst kromosomregion. Dessutom analys av mer än 2 miljoner spår sekvenser som inte förekommer i montering och expressed sequence tag (EST) sekvenser från olika näbb vävnader [10] också misslyckats med att avslöja om det finns några av dessa pepsinogen gener, förstärker hypotesen att de hade varit specifikt bort i genomet hos detta däggdjur. Figur 2 Radering av pepsinogen-kodande gener i näbbdjuret genomet. (A) Synteny karta över loci innehållande PGB
och PGC
hos vertebrater uppvisar en stark konservering av de gener som kodar för pepsinogen C och dess flankerande gener, med undantag av näbbdjur, där PGC
särskilt har varit raderas. Figuren visar även hur den gen som kodar pepsinogen B dök upp i Therians som ett resultat av en dubblering av PGC
till en närliggande locus, följt av en translokation. Motsvarande region i näbb genomet saknar pepsinogen-kodande genen. Funktionella pepsinogen gener färgade i blått, medan pepsinogen pseudo är i rött. För människa och hund, som genomgick en translokation av PGB
locus är kromosomer anges till vänster. De genomsekvenser analyseras är från Platypus (Ornithorhynchus anatinus
), human (Homo sapiens
), hund (Canis familiaris
), opossum (Monodelphis domestica
), ödla (Anoliscarolinensis
) , kyckling (Gallus gallus
), och groda (Xenopus tropic
). (B) Synteny karta över PGA
lokus i olika ryggradsdjur visar strykningen av denna gastric proteasgenen i näbbdjuret genomet. Bakteriella artificiella kromosomer (BAC: ar) och fosmids som användes i studien är indikerade överst i varje panel. . Gene färger och skala är samma som i panelen en
För att undersöka denna möjlighet ytterligare, vi först jämfört iska organisationen av dessa tre aspartylproteasinhibitorer gener - PGA
, PGB Mössor och PGC Omdömen - i genomen hos människa, hund, pungråtta, kyckling, ödla, och groda [18-21]. Det är väl etablerat att de gener som kodar pepsinogener har genomgått flera expansioner under ryggradsdjurens evolution, vilket leder till förekomsten av åtminstone tre till sex olika funktionella medlemmar i genomen hos dessa organismer (Figur 2A). Dessutom har en dubblering händelse i PGC
i therian härstamning resulterade i bildningen av PGB
, som tycks vara funktionella i opossum och hund, och i det senare har sannolikt ersatt funktionen av PGC
, vilket har inaktiverats genom pseudogenization. Loci som innehåller dessa pepsinogen gener har varit mycket bevarats genom evolutionen, och deras flankerande gener också perfekt bevarade i både ordning och nukleotidsekvensen i ryggradsdjur genomet (Figur 2a) Analys.
Av Platypus bakteriella artificiella kromosomer (BAC) och /eller fosmids motsvarar dessa regioner visade att de gener som flankerar pepsinogen gener i andra arter är konserverade och mappa till motsvarande syntenic regionen av näbbdjur-genomet (Figur 2). Men en DNA-sond motsvarande murina pepsinogen A misslyckades med att hybridisera med de analyserade näbbdjur BAC eller fosmids spänner över områden av intresse (se kompletterande datafil 1). Dessutom fullständig sekvensering av de näbbdjur genomregionema flankerade av TFEB
och FRS3
samt av C1orf88
och CHIA2
inte kunde upptäcka några gener som kodar för pepsinogen C eller pepsinogen B, respektive. Dessutom, och för att testa möjligheten att pepsinogen gener har införlivats med andra loci under näbbdjur evolution, en Southern blot-analys med samma sond utfördes med användning av totalt genomiskt DNA. Denna analys resulterade i frånvaro av hybridisering när genomiskt DNA från näbbdjur och en Echidna arter (Tachyglossus aculeatus
) användes, medan samma prob detekteras lätt två hybridiserings-banden i flera evolutionära avlägsna arter såsom ödla (Podarcis hispanicus
) och kyckling (data visas ej).
Tillsammans utgör dessa data tyder på att gener som kodar för dessa mag proteaser särskilt har tagits bort i genomet hos monotremes, troligen resulterar i stora skillnader i nedbrytning av kost proteiner i dessa arter jämfört med andra ryggradsdjur.
Förlust eller inaktivering av näbbdjur-gener inblandade i magsyra sekre
pepsinogener syntetiseras genom huvudceller i de oxyntic körtlar i magen som inaktiva prekursorer som blir aktiverade när de utsätts för det låga pH-värdet i magsaft [22]. Utsöndringen av saltsyra stimuleras av den gastriska hormonet gastrin, vilket frisätts genom enteroendocrine G-celler som finns i pyloric körtlar som svar till aminosyror och spjälkade proteiner. Att försöka förlänga ovanstående slutsatser om frånvaron av pepsinogen gener i näbbdjur, nästa utvärderade vi möjligheten att genen som kodar för gastrin (GAST
) kan också vara frånvarande från näbb genomet.
Efter jämförande genomisk analys efter samma strategi som i fallet med pepsinogen gener, vi misslyckades med att upptäcka eventuella bevis på förekomsten av GAST
i Platypus (se kompletterande datafil 1), vilket tyder på att syrasekretionen också kan vara nedsatt hos denna art. I överensstämmelse med denna observation, parallellt genomisk analys visade också att den α-subenheten av H + /K + - ATPas (ATP4A
), som ansvarar för surgörning av maginnehållet genom parietalceller, har också tagits bort från näbbdjur genomet. Denna gen, som förekommer från fisk till amnioternas, har visat sig bevarade genom evolutionen, men är frånvarande från näbbdjur genomet enheten (figur 3a). Också liknande fallet med pepsinogen gener, den ATP4A
-flanking gener (TMEM147
och KIAA0841
), som är närvarande i fisk, Therians, och kyckling, var lätt identifieras i näbbdjur. Således, analys av ett fosmid klon motsvarande denna region med en sond för den mest proximala genen (TMEM147
) resulterade i detektion av en specifik hybridisering band i näbbdjur (se kompletterande datafil 1). Emellertid kunde ingen hybridisering band detekteras i näbbdjur fosmid Kaag-0404B19, eller totalt genomiskt DNA från näbbdjur och T. aculeatus
vid användning av en human härledd ATP4A
sond, som annars erkänns specifika band i mus, kyckling och ödla (Ytterligare datafil en och data ej visade). Dessa resultat utöka ovanstående slutsatser om gastric proteasgener och visar att andra gener inblandade i matsmältnings aktiviteten hos magsaft har också selektivt bort från genomen av monotremes. Figur 3 Frånvaro av ett funktionellt magsyra utsöndrande H + /K + -ATPas i monotremes. (A) Phylogenetic tree som visar fördelningen av ett funktionellt α-subenheten av H + /K + -ATPas-genen (ATP4A
) hos ryggradsdjur, vilket indikerar i rött frånvaron av denna gen i näbbdjur. Den procentuella andelen identitet på proteinnivå av ATP4A från human (Homo sapiens
), hund (Canis familiaris
), opossum (Monodelphis domestica
), ödla (Anoliscarolinensis
), kyckling (Gallus gallus
), och groda (Xenopus tropic
) visas i gula rutorna. (B) Gene struktur ATP4B
och aminosyrasekvensuppställning av de angivna exonema med ATP4B från olika vertebratarter, inklusive teleost fisk pigg (Gasterosteus aculeatus
). Elektroferogram och sekvens translation av näbbdjur ATP4B
exoner 3, 4, och 7 visar närvaron av prematura stoppkodoner och en ramförskjutning (röd pil). MYA, miljoner år sedan.
Vi undersökte nästa möjligheten att mekanismer som skiljer sig från de som rör specifika radering av gastric gener också skulle kunna bidra till den skenbara förlusten i näbbdjuret av evolutionärt bevarade funktioner matsmältnings. Denna analys ledde oss att dra slutsatsen att två välkända gastric gener - nämligen ETSC
och ATP4B
[23-25], som kodar för aspartylproteas katepsin E och β-subenheten av H + /K + - ATPas, respektive - har inaktiverats av pseudogenization. Således, först observerade vi att näbbdjuret genomet innehåller sekvenser med hög likhet med både gastric gener i motsvarande syntenic regioner, vilket tyder på att ETSC Mössor och ATP4B
kan faktiskt vara funktionella gener i näbb. Dock ytterligare detaljerad analys av deras nukleotidsekvens avslöjade att ETSC
är icke-funktionell i denna art beror såväl på närvaron av en för tidig stoppkodon i exon 7 (Lys295Ter) och till förlust av sex av sina nio exoner. På liknande sätt har den gen som kodar ATP4B varit pseudogenized i näbbdjur på grund av förekomsten av för tidigt födda stoppkodoner i exonerna 3 och 4 (Tyr98Ter och Lys153Ter), såväl som en läsramsförskjutning i exon 7 (figur 3b). Denna observation, tillsammans med förlusten av ATP4A
i näbbdjur, bekräftar frånvaron av en funktionell H + /K + - ATPas i denna vertebrat och ger åtminstone en del av förklaringen till bristen av syra sekretion i näbbdjur magen; Detta är ett utmärkande drag av monotremes, vars magsaft är över pH 6 [14].
Förlust gastric gener under Platypus evolution
däggdjur magen är fodrad med en körtelepitel som innehåller fyra stora celltyper [26] : slemhinnor, parietal, chef, och enteroendocrine celler. De data som presenteras ovan visar att gener som kodar för olika produkter från dessa fyra stora celltyper av mag körtelepitel har selektivt bort eller inaktiveras under monotreme evolution (figur 1 och tabell 1). Även om gener som kodar för proteaser har visat sig underkastas processer gen vinst /förlusthändelser i både ryggradsdjur och ryggradslösa genomen [5, 16, 27], vi har fastställt att dessa händelser gen förlust observerats i näbbdjur gastric gener inte utgör en allmän process som påverkar alla proteiner som är involverade i matsmältningen, eftersom analys av gener inblandade i gastrointestinala funktioner visade att de kodar för proteaser och hormoner som uttrycks i tarmen eller exokrina pankreas från eutherians är perfekt bevarade i Platypus (Figur 1). Det förefaller därför som det har varit en selektiv förlust av näbb gener som ansvarar för den biologiska aktiviteten hos gastric juice.Table en Sammanfattning av gener inblandade i magsäcken funktion i Platypus
Protein
vid Gene
Status i näbb genomet
Bekräftande bevis
ATPas, H + /K + utbyte, α polypeptid
ATP4A
Frånvarande
Southern blot
ATPas, H + /K + utbyte, β polypeptid
ATP4B
pseudo
PCR /direkt sekvense
Cathepsin E
ETSC
pseudogen
PCR /direkt sekvenering
Gastrin
GAST
Frånvarande
Southern blöt
neurogenin 3
NGN3
Frånvarande
Southern blöt
Pepsin A
PGA
Frånvarande
Southern blot /sekvense
Pepsin C
PGC
Frånvarande
Southern blot /sekvense
Gastric inneboende faktor
GIF
Present (uttryck pankreas) Review RT-PCR
Chymosin
CYMP
Present (uttryck detekterades inte) Review sekvensering /RT-PCR
RT -PCR, RT-PCR.
att ta itu med denna fråga ytterligare, nästa genomförde vi en detaljerad sökning efter den förmodade förekomst i näbb genomet av funktionella gener som kodar för proteiner som utsöndras av mag körtlar. Denna sökning ledde oss till identifiering av två gener med intressanta egenskaper i detta avseende. Genen som kodar för gastric intrinsic factor (GIF
), vilket är nödvändigt för absorptionen av vitamin B 12, är perfekt konserverade i näbbdjur. Detta protein utsöndras av chefen eller parietalceller i de flesta eutherians, men det är främst produceras av bukspottkörteln celler hos hundar samt i opossum, där ingen gastric uttryck kan detekteras [28, 29]. Det är därför troligt att uttrycket av denna gen var pankreas innan prototherian-therian split och intrinsic factor kan fortfarande utsöndras av bukspottkörteln i näbbdjur, där det kan utöva sin fysiologiska funktion.
För att undersöka denna möjlighet, vi fördes RT-PCR-analys med användning av specifika primers för GIF Mössor och RNA från olika vävnader från antingen näbbdjur eller Echidna (T. aculeatus
). Detta tillät oss att finna att GIF
expression kan detekteras i pankreas, och lägre uttryck kunde också detekteras i levern liksom i myrpiggsvinet hjärnan, medan ingen expression detekterades i muskel eller hjärna från näbbdjur (se kompletterande datafil 2 ). Därför är dessa resultat tyder på att, i likhet med fallet med pungdjur är GIF
genen uttrycks också av bukspottkörteln i monotremes. En liknande situation kan uppstå när det gäller chymosin, en aspartylproteas som deltar i koagulering genom begränsad proteolys av κ kasein [30]. Chymosin finns i kyckling och i de flesta däggdjursarter, även om det har inaktiverats av pseudogenization hos människor och andra primater [2, 31]. Vår genomisk analys upptäcks också en gen som innehåller en komplett öppen läsram som skulle kunna utgöra en funktionell kymosin-genen i näbb genomet. Denna upptäckt, tillsammans med avsaknaden av lösliga pepsiner och katepsin E i näbbdjur, tyder på att kymosin kan vara den enda aspartylproteas med förmåga att bidra till matsmältningen i magen hos näbbdjur. Ändå är det mycket osannolikt att kymosin kan kompensera för bristen på pepsin aktivitet i Platypus mage på grund av dess mycket lägre proteolytisk aktivitet jämfört med den för pepsiner [30]. Dessutom kan de höga pH-värdet för näbbdjur mage förhindra zymogenet aktivering och proteolytisk aktivitet av detta peptidas. Slutligen är det möjligt att, i likhet med fallet med den inre faktorn, näbbdjur kymosin kan produceras också av andra vävnader. I detta avseende har vi inte kunnat detektera uttryck av denna gen i någon av vävnaderna som analyserats ovan (data ej visade), även om dess förmodade deltagande i nedbrytning av kostproteiner bör vidare kännetecknas.
Förlust av magen funktion i prototherians är unik bland ryggradsdjuren, eftersom detta organ har varit funktionella för mer än 400 miljoner år, från fisk till Therians och fåglar, och det har anpassats till specifika kostvanor, vilket resulterade i bildandet av flera kamrar hos fåglar och idisslare [ ,,,0],32]. Däremot är magen på näbbdjur helt aglandular och har reducerats till en enkel utvidgning av de nedre esofagus [14, 15]. Det är anmärkningsvärt att vissa fiskarter som zebrafisk och pufferfish (Danio rerio
) (Takifugu rubripes
) har också förlorat sina gastric körtlar under evolutionen, även om detta faktum inte uppenbarligen har lett till förlusten av så många gastric gener i dessa teleosts som i näbbdjur [33, 34]. Å andra sidan, den lilla magen, högt pH av magsaft, och brist av gastriska körtlar i Myrpiggsvin, tillsammans med upptäckten att några av de gastriska generna som gått förlorade i näbbdjur är också frånvarande i T. aculeatus
, tyder på att förlust av magen funktion och gastric gener i monotremes inträffade före split platypus-echidna, mer än 21 MYA [10]. Det är dock svårt att avgöra om förlusten av gastric gener i näbbdjuret har en selektiv fördel under evolutionen, eller om de har gått förlorade till följd av en avslappnad begränsning på grund av ytterligare ändringar i denna art.
I detta avseende är det möjligt att förlusten av gastriska gener i monotremes kan ha tilldelats en selektiv fördel för denna population mot parasiter eller patogener som är beroende av närvaron av ett surt pH i magen under deras infektion eller förökning, eller användning av cellytproteiner såsom ATP4A, ATP4B eller ETSC som receptorer för infektionen. Skulle detta vara fallet, då detta skulle innebära ett tydligt exempel på den "mindre-är-mer" hypotes [35, 36], vilket förutsätter att förlusten av en gen kan ge en selektiv fördel på särskilda villkor. Men i avsaknad av ytterligare uppgifter, det kan inte uteslutas att ytterligare förändringar i matsmältningssystemet monotremes gjorde irrelevant genernas funktion som beskrivs i detta arbete, och de utsattes för ansamling av skadliga mutationer på grund av en avslappnad tvång . Men det är en intressant fråga i detta skede om ytterligare strategier har antagits av näbbdjuret för att åstadkomma en effektiv proteinupptaget i frånvaro av ett antal matsmältningsenzymer. Ändrade kostvanor, såsom livnär sig på insektslarver, som lätt spjälkas; förekomsten av specifika anatomiska strukturer, såsom slipplattor eller kindpåsar, som gör mat rivning och lagring; och den förmodade förekomsten av en karakteristiska gastrointestinala floran i Platypus kan utgöra mekanismer genom vilka denna art har övervinna förlusten av en funktionell mage.
annan fråga som denna jämförande genomanalys är om förlusten av alla de ovan diskuterade generna är orsaka eller konsekvens av denna näbbdjur gastric fenotyp. Strykning av den gen som kodar gastrin kan ha bidragit till denna process, eftersom möss med brist på gastrin uppvisa en atrofi i oxyntic slemhinnan, med ett minskat antal parietala och enteroendocrine celler, aklorhydri och minskad slemhinna tjocklek [37-39]. Dessutom har inaktivering av ATP4B
visats producera en signifikant minskning av pepsinproducerande chief celler och förändringar i strukturen av parietalceller [25]. Dessutom förlust av PGA
kan också bidra till gastric atrofi observeras i Platypus, eftersom detta proteas visades nyligen att krävas för bearbetning och aktivering av morfogenen Sonic hedgehog (Shh) i magen [40]. Därför, borttagning eller inaktivering av gastrin, syra utsöndrar ATPas, och pepsinogen A kan ha bidragit till en avsevärd minskning av bildandet av gastriska körtlar i monotremes. Ändå kan vi inte kasta möjligheten att magen funktionen förlorades med någon annan orelaterad mekanism, och - i frånvaro av ett selektivt tryck för att hålla de gener som kodar för proteiner som är inblandade i mag funktion - dessa gener förlorades genom pseudogenization och /eller radering händelser. Emellertid den exklusiva frånvaron av dessa gener kan inte förklara den betydande minskningen i storlek observerades i magen hos näbbdjur, vilket tyder på att andra faktorer kan vara ansvariga för denna utmärkande drag.
För att utvärdera denna möjlighet, vi först valt en serie av gener som tidigare beskrivs att påverka magen storlek i möss och undersökte dess förmodade närvaro och sekvenskonservering i näbb genomet (Ytterligare datafil 3). Denna analys tillät oss att bestämma att den gen som kodar neurogenin-3 har gått förlorad i Platypus (Ytterligare datafil 1 och tabell 1).
Neurogenin-3 är en transkriptionsfaktor vars aktivitet krävs för att specificera gastrisk epitelceller identitet och brist på denna faktor resulterar i betydligt mindre magar och frånvaro av gastrin-utsöndrande G-celler, somatostatin utsöndrar D-celler och glukagon utsöndrar A-celler [41]. Därför är det frestande att spekulera i att neurogenin-3 skulle kunna vara en kandidatgen för att förklara, åtminstone delvis, de morfologiska skillnaderna mellan näbbdjur magen och den hos andra ryggradsdjur. Ändå kommer ytterligare studier av den roll som neurogenin-3 i olika arter krävas att tillskriva en roll i detta transkriptionsfaktor att definiera strukturella eller funktionella skillnader i magen under däggdjurs utveckling.
Mekanismer som är involverade i förlusten av gastric gener i Platypus
Slutligen, i detta arbete har vi också undersökt förmodade mekanismer som ansvarar för förlusten av mag gener i näbbdjuret genomet. En första möjlighet i detta avseende bör vara förekomsten av riktade gen förluster specifikt förekommer i näbbdjuret och två ännu existerande Echidna arter Zaglossus Mössor och Tachyglossus
. Som ett första steg i denna analys, och baseras på aktuella studier av specifik gen förluster under hominoid utveckling [42], undersökte vi hypotesen att gastric gener oberoende bort i näbbdjuret genom nonallelic homolog rekombination eller genom insättning av repetitiva sekvenser. I överensstämmelse med denna möjlighet och i samförstånd med den ökade aktiviteten hos inblandade element i näbb genomet [10, 43], har vi funnit att ETSC
genen har avbrutits i näbbdjuret genom införandet av långa inblandade element (linjer) och korta inblandade element (SINES) i exonerna 7 och 9, störa den proteinkodande regionen (Figur 4). Intressant nog exon 9 störs av införandet av en LINE2 Plat1m element, vilket ytterligare stördes av införandet av en SINE Mon1f3 element (Figur 4). I detta avseende har analys av olika inblandade element i näbb genomet visade att den huvudsakliga verksamhetsperiod av Mon1f3 element var mellan 88 och 159 MYA [10], vilket tyder på att pseudogenization av ETSC
kan ha inträffat under denna period, och vilket tyder på att inaktivering av gastriska gener i monotremes började åtminstone 88 MYA. Dessutom den höga förekomsten av repetitiva element i ETSC
regionen (mer än 3,8 inblandade element per kilobas jämfört med två för genomet genomsnittliga [10]) kan ha bidragit till strykningen av sex av de nio exoner av ETSC Musik av nonallelic homolog rekombination mellan dessa repetitiva element. Den rörliga densitet insprängda element i de regioner som undersökts i denna studie ökar möjligheten att liknande mekanismer som observerats i ETSC
kan ha varit ansvarig för den fullständiga strykningen av andra mag gener, även om samarbete med andra mekanismer i denna process kan inte uteslutas. Figur 4 Inaktivering av ETSC
genen genom insättning av insprängda element. Genetisk karta över ETSC
locus i näbbdjur genomet visar störningar av exoner 7 och 9 av insprängda element. Topp- och bottenpanelerna visar en mer detaljerad vy av exoner 7 och 9, respektive, vilket visar nukleotidsekvensen av exoner och störa långa interspersed element (LINE) 2 och korta inblandade element (SINE) element. bp, baspar.
Slutsats
Sammanfattningsvis har detaljerad analys av näbbdjur genomsekvensen tillät oss att visa att ett antal gener som är inblandade i matsmältningen i magen har uttryckligen tagits bort eller inaktiveras i denna art , såväl som i echidna. Det är anmärkningsvärt att de resultat som presenteras här kan utgöra ett enastående exempel på den mindre är-mer evolutionär modell [35, 36], både för antalet gener som är involverade samt för de fysiologiska konsekvenser som härrör från dessa genetiska förluster.

• De kliniska presentationer av ektopisk biliär dränering till duodenal bulbus och mage med en grundlig genomgång av den aktuella literature
• Funktionella resultat av rekonstruktionstekniken efter laparoskopisk proximal gastrektomi för magcancer: dubbel kanalen kontra jejunal inter