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Genome Size and the Evolution of New Genes03:21

Genome Size and the Evolution of New Genes

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While every living organism has a genome of some kind (be it RNA, or DNA), there is considerable variation in the sizes of these blueprints. One major factor that impacts genome size is whether the organism is prokaryotic or eukaryotic. In prokaryotes, the genome contains little to no non-coding sequence, such that genes are tightly clustered in groups or operons sequentially along the chromosome. Conversely, the genes in eukaryotes are punctuated by long stretches of non-coding sequence.
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Genomics02:02

Genomics

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Genomics is the science of genomes: it is the study of all the genetic material of an organism. In humans, the genome consists of information carried in 23 pairs of chromosomes in the nucleus, as well as mitochondrial DNA. In genomics, both coding and non-coding DNA is sequenced and analyzed. Genomics allows a better understanding of all living things, their evolution, and their diversity. It has a myriad of uses: for example, to build phylogenetic trees, to improve productivity and...
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Gene Regulation During Sporulation01:17

Gene Regulation During Sporulation

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Sporulation is a complex developmental process that allows certain Gram-positive bacteria, such as Bacillus subtilis and Clostridium species, to survive extreme environmental conditions. This process is tightly regulated by a series of signaling cascades and transcriptional controls, ensuring the formation of a highly resistant endospore.Sporulation is triggered by unfavorable conditions, such as nutrient depletion, and is governed by a phosphorelay system. One of the sensor kinases, such as...
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Genomic Imprinting and Inheritance

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Diploid organisms inherit genetic material through chromosomes from both parents. Copies of the same gene are known as alleles. In most cases, both alleles are simultaneously expressed and allow various cellular processes to function optimally. If one of the alleles is missing or mutated, the expression of the other allele can compensate; however, this is not true for all genes.
The expression of some genes depends on which parent passed the gene to the offspring, through a phenomenon known as...
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Testosterone: Functions and Regulation01:26

Testosterone: Functions and Regulation

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The intricate hormonal interplay essential for male reproductive health begins with the release of gonadotropin-releasing hormone (GnRH) by the hypothalamus. This hormone prompts the pituitary gland to secrete follicle-stimulating hormone (FSH) and luteinizing hormone (LH). LH targets the Leydig cells in the testes, stimulating them to produce and release testosterone. In concert with testosterone, FSH acts on the Sertoli cells within the seminiferous tubules to facilitate the release of...
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Genómica funcional de Amphioxus y los orígenes de la regulación génica de los vertebrados

Ferdinand Marlétaz1,2, Panos N Firbas3, Ignacio Maeso4

  • 1Department of Zoology, University of Oxford, Oxford, UK.

Nature
|November 23, 2018
PubMed
Resumen

Este estudio revela que la regulación génica en los vertebrados evolucionó desde un estado cordado más simple, con duplicaciones de todo el genoma que impulsan la complejidad y la especialización reguladoras. Los patrones de expresión génica clave se conservan en el desarrollo temprano.

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Área de la Ciencia:

  • La genómica evolutiva
  • Genómica comparada
  • Biología del desarrollo

Sus antecedentes:

  • Los vertebrados poseen genomas complejos formados por dos duplicaciones de genoma completo.
  • Comprender la evolución de la regulación génica es crucial para identificar las innovaciones clave de los vertebrados.

Objetivo del estudio:

  • Investigar la evolución de la regulación del genoma de los cordados mediante la secuenciación del genoma de los anfioxos.
  • Para comparar los elementos reguladores y la expresión génica entre anfioxus y vertebrados.

Principales métodos:

  • Secuenciación del genoma de Branchiostoma lanceolatum (anfioxus mediterráneo).
  • Caracterización de la metilación del ADN, la accesibilidad de la cromatina y las modificaciones de las histonas.
  • Análisis del transcriptoma a través de etapas de desarrollo y tejidos adultos.

Principales resultados:

  • Identificó una etapa intermedia en la evolución del potenciador entre anfioxus y vertebrados.
  • Se encontró una alta conservación de la expresión génica y la lógica cis-reguladora, que alcanza su punto máximo durante el período filotípico embrionario medio.
  • Demostró que más del 80% de los genes duplicados en los vertebrados restringían la expresión, lo que llevaba a la especialización y al aumento de la complejidad reguladora.

Conclusiones:

  • Amphioxus proporciona información sobre el panorama regulatorio que precede a las innovaciones de los vertebrados.
  • Las duplicaciones de todo el genoma desempeñaron un papel significativo en la evolución de la regulación genética y la complejidad de los vertebrados.
  • La especialización de la expresión génica, en lugar de la subfuncionalización, fue un camino evolutivo dominante para los genes duplicados en los vertebrados.