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Cis-regulatory Sequences02:02

Cis-regulatory Sequences

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Cis-regulatory sequences are short fragments of non-coding DNA that are present on the same chromosomes as the genes that they regulate. These fragments serve as binding sites for transcriptional regulators, proteins that are responsible for controlling gene transcription and differential gene expression across cell types in eukaryotes. Cis-regulatory sequences can be close to the gene of interest or thousands of bases away in the DNA sequence; however, those sequences that are further away are...
9.7K
Exon Recombination02:32

Exon Recombination

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The evolution of new genes is critical for speciation. Exon recombination, also known as exon shuffling or domain shuffling, is an important means of new gene formation. It is observed across vertebrates, invertebrates, and in some plants such as potatoes and sunflowers. During exon recombination, exons from the same or different genes recombine and produce new exon-intron combinations, which might evolve into new genes. 
Exon shuffling follows “splice frame rules.” Each exon...
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Gene Duplication and Divergence02:37

Gene Duplication and Divergence

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The seminal work of Ohno in 1970 popularized the idea of gene duplication and divergence. DNA sequence comparison studies reveal that a large portion of the genes in bacteria, archaebacteria, and eukaryotes was  generated by gene duplication and divergence, indicating its critical role in evolution.
The duplicated copies of the gene are called Paralogs. Paralogs with similar sequences and functions form a gene family. Across several species, a large number of gene families are...
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Gene Evolution - Fast or Slow?02:05

Gene Evolution - Fast or Slow?

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Convergent Evolution01:54

Convergent Evolution

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Evolution shapes the features of organisms over time, ensuring that they are suited for the environments in which they live. Sometimes, selection pressure leads to the rise of similar but unrelated adaptations in organisms with no recent common ancestors, a process known as convergent evolution.
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Reutilización de un programa de regulación del gen branquial para la evolución del oído externo

Mathi Thiruppathy1, Lauren Teubner1, Ryan R Roberts1

  • 1Department of Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, Keck School of Medicine, University of Southern California, Los Angeles, CA, USA.

Nature
|January 9, 2025
PubMed
Resumen

El oído externo de los mamíferos evolucionó utilizando programas de regulación genética compartidos con las branquias de los peces. Esta investigación descubre la reutilización evolutiva de antiguas vías genéticas para desarrollar el oído externo a partir de estructuras similares a las branquias.

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Área de la Ciencia:

  • Biología del desarrollo evolutivo
  • Genómica comparada
  • Evolución de los mamíferos

Sus antecedentes:

  • El origen evolutivo del oído externo de los mamíferos es poco conocido debido a la falta de evidencia fósil de sus estructuras cartilaginosas.
  • Investigaciones anteriores han iluminado la evolución del oído medio a partir de la mandíbula de los peces, pero el desarrollo del oído externo sigue siendo enigmático.

Objetivo del estudio:

  • Investigar los orígenes evolutivos del oído externo de los mamíferos, específicamente si surgió de novo o a través de la reutilización de programas de desarrollo ancestrales.
  • Identificar mecanismos genéticos y regulatorios compartidos entre el desarrollo del oído externo y otras estructuras de vertebrados.

Principales métodos:

  • Análisis multiómico comparativo de un solo núcleo de oreja externa humana y branquias de pez cebra.
  • Identificación y validación funcional de patrones de expresión génica conservados y potenciadores utilizando enfoques transgénicos.
  • Multiomía unicelular de branquias de libro de cangrejo herradura para explorar programas de desarrollo de branquias de invertebrados.

Principales resultados:

  • Se identificaron la expresión génica conservada y los elementos reguladores entre el oído externo humano y las branquias del pez cebra.
  • Los experimentos transgénicos demostraron una actividad potenciadora conservada entre el oído externo humano y las branquias de los peces, y viceversa.
  • Se encontró un programa de desarrollo compartido mediado por homeobox distal (DLX) en branquias de vertebrados y branquias de cangrejo de herradura.

Conclusiones:

  • El oído externo de los mamíferos probablemente evolucionó a través de la cooptación de programas de regulación génica utilizados originalmente para el desarrollo de las branquias en los vertebrados ancestrales.
  • Los elementos de un antiguo programa de desarrollo de branquias de invertebrados fueron reutilizados secuencialmente para formar branquias de vertebrados y posteriormente la oreja externa de mamíferos.