冬眠に関連した保存された非コーディングCIS要素は,マウスの代謝および行動適応を調節する

科学分野:

• ゲノミクス
• 進化生物学
• 代謝に関する研究

背景:

• シス調節要素 (Cis-regulatory elements, CRE) は,表型多様性にとって極めて重要であるが,機能との因果関係は完全に理解されていない.
• 哺乳類の冬眠と代謝の柔軟性に関連した保存されたCREsは,進化的適応の洞察を提供します.

研究 の 目的:

• 哺乳類の冬眠と代謝の柔軟性の進化に関与する保存されたCREsの機能を明らかにする.
• 遺伝子発現と代謝過程に対するCREとその下流効果の因果関係を調査する.

主な方法:

• トポロジカルに関連したドメイン (TADs) を特定するためのゲノム分析で,Fat Mass & Obesity (Fto) ローカスに焦点を当てて冬眠状態における収束変化.
• 隣接する遺伝子との規制接触を形成するTAD内の遺伝子回路と冬眠関連CREsの識別.
• 遺伝子発現と生理学的特徴への影響を評価するために,マウスの個々のCREsの実験的な削除.

主要な成果:

• Ftoロカスを含むTADは,冬眠期における収束的な進化的変化の強化を示した.
• 冬眠と代謝反応に関連した遺伝回路とCREが特定され,隣接する遺伝子との規制接触を形成しました.
• マウスの特定のCREsの削除は,Fto,Irx3,Irx5の発現の差異的な変化をもたらし,下流の遺伝子プログラム,代謝,麻痺,肥満発生,そして餌探しに影響を与えました.

結論:

• 冬眠状態での収束進化は 代謝制御の機能的な遺伝的メカニズムを強調しています
• 単一のCREsは,代謝,冬眠,肥満などの多様な生理学的プロセスに影響を与える複数の規制効果をコードすることができます.
• この研究は,CREsが適応性フェノタイプの進化にどのように貢献するかを理解するための枠組みを提供します.