神经细胞的多样化源于内甲蛋白通路的演变
Tyler A Square1,2, David Jandzik3,4,5, James L Massey6
1Department of Ecology and Evolutionary Biology, University of Colorado, Boulder, CO, USA. square@colorado.edu.
神经细胞 (NCC) 的进化是由内皮素 (Edn) 信号通路驱动的,该信号通路早于脊椎动物基因组复制. 基因重复和EDN途径的分歧创造了发育模块化,促进了脊椎动物中的NCC进化.
科学领域:
- 发育生物学
- 进化生物学
- 遗传学
背景情况:
- 神经细胞 (NCC) 是脊椎动物特有的迁移细胞,对于形成多样化的成年特征至关重要.
- 基因复制等基因事件被假设为NCC进化做出贡献,但缺乏直接的功能证据.
- 内甲蛋白 (Edn) 信号传递是脊椎动物特有的,在脊椎动物的NCC发育中起作用.
研究的目的:
- 调查EDN信号的演变是否是NCC演变的驱动力.
- 了解EDN信号在NCC发展中的古老和特定的角色.
- 将基因进化,包括重复,与NCC的出现作为脊椎动物的新奇性联系起来.
主要方法:
- 用CRISPR-Cas9的突变发生来破坏海 (Petromyzon marinus) 的edn,ednr和dlx基因.
- 使用Xenopus laevis进行了比较分析,以扩大gnathostome的代表性.
- 通过观察基因破坏对NCC发育的影响,收集了功能遗传证据.
主要成果:
- 在脊椎动物基因组复制事件之前,EDN信号在NCC中活跃.
- 随着全基因组重复,相似的EDN途径分离,导致具有不同信号需求的独特NCC亚群.
- 在Edn途径目标的差异与喉骨架和自主神经系统的变化相关.
结论:
- Edn信号的演变为NCC演变的基因的起源和重复提供了功能性的遗传链接.
- 基因组复制后的EDN信号通路的分歧创造了发育模块化,使NCC衍生物的独立进化成为可能.
- 这项研究提供了通过基因重复和途径多样化的NCC逐步演变的功能证据.
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