在节律性基因表达的进化上存在的主导约束
Yang Cheng1, Yuhao Chi1, Linying Sun1
1CAS Key Laboratory of Computational Biology, Shanghai Institute of Nutrition and Health, University of Chinese Academy of Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200031, China.
循环时钟保留了核心的反循环,但却演变出节奏性的基因表达模式. 减少的能量消耗驱动了这些模式,对高能量消耗的选择塑造了物种间节奏表达峰值.
科学领域:
- 进化生物学是进化的生物学.
- 时间生物学 时间生物学
- 基因组学就是基因组学.
背景情况:
- 循环时钟对于日常生理节奏至关重要,在各种物种的核心转录调节器中表现出保守的自我调节反循环.
- 虽然核心时钟机制得到了保护,但控制昼夜基因表达输出的原则在很大程度上仍未被探索.
研究的目的:
- 调查与核心时钟机制相似的保存设计原则是否控制了跨物种的节奏基因表达.
- 识别节奏性基因表达的共同模式,并探索塑造它们的进化压力.
主要方法:
- 对八种不同的物种节律基因表达的比较分析.
- 大规模的计算模拟来测试关于基因表达进化的能量约束的假设.
主要成果:
- 在研究的物种中确定了四种循环基因表达的常见分布模式.
- 计算模拟支持了这样的假设,即降低能源成本限制了节律基因表达的进化.
- 证明针对高能耗的选择性压力能再生观察到的循环基因模式,并影响节奏表达的峰值.
结论:
- 循环节律施加选择性压力,有效地去除不必要的基因产物,显著影响转录组进化.
- 能量成本是一个关键的进化约束,它塑造了昼夜钟中节律性基因表达的模式.
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