Tsong, A. E. et al. Evolution of a combinatorial transcriptional circuit: a case study in yeast. Cell115, 389–398 (2003) | | |
FURTHER READING Johnson, A. The biology of mating in Candida albicans. Nature Rev. Micro.1, 106–116 (2003) | |
WEB SITE
One possible explanation for the paltry number of extra genes that humans have, compared with much less complex animals, is that we have evolved many different ways to regulate the same genes during development. Just how important evolutionary rewiring of the regulatory circuitry can be is now evident from a new and thorough study that compares the transcriptional circuits that regulate mating type in two yeast species.
Поведение спаривания у дрожжей контролируется локусом mating-type. У Saccharomyces cerevisiae, этот локус (MAT) кодирует 3 транскрипционных регулятора (, и ) и вплоть до сегодня считается, что то же самое приложимо к гомологичному локусу у его отдаленного родственника Candida albicans (MTL). Однако при непреднамеренном нокауте была выявлена открытая рамка считывания в этом локусе, показавшая, что MTL кодирует дополнительный регуляторо (a2).
Чтобы исследовать роль a2 и выяснить поднаготную регуляции типов спаривания у C. albicans, Annie Tsong и др. делетировали каждый из регуляторов индивидуально во всех возможных комбинациях и проанализировали половое поведение и транскрипционные профили 16 возможных мутантных линий.
Полученные данные позволили авт. установить, что a2 и α1 являются позитивными регуляторами своих соответствующих типов спаривания, тоогда как a1 and α2, каждый вносит половинуку в гетеродимер, который негативно регулирует способность переключения с white фазы на opaque фазу, которое необходимо для эффективного спаривания. Напротив, у S. cerevisiae, у которых отсутствует a2, клетки автоматически выбирают a-mating-type, если MAT не вносит какого-либо вклада, а когда присутствует α2 он действует как негативный регулятор спаривания a-типа.
Dc1 это проливат опредлённый свет на регуляцию спаривания. Даже ещё интереснее, чем различия в контроле индивидуальных генов у C. albicans и S. cerevisiae были различия в транскрипционном circuitry. Напр., a-специфические гены находятся под негативным контролем у S. cerevisiae, но не у C. albicans, где онинаходятся под позитивным контролем. Имеется также добавочный уровень контроля спариваний у C. albicans, который отражается на на сдвиге white-to-opaque фенотипа, который необходим для спариваня.
Авт. полагают, что эти удаленные росдственники м. сохранять аспекты транскрипционной circuitry, присутствовашей у их общего предшественника. Они постулируют, что негативная регуляция a-специфиеских генов в S. cerevisiae ветви замещает исходную позитивную регуляцию, всё ещё сохраняемую у C. albicans), у которых white-opaque переключение скорее всего недавняя адаптация к жизни в хозяевах млекопитающих, теперь связана с занчительно более ранним (ancient) регуляторным circuit, также по причинам адаптации.
Итак, смешивание и конкурентность элементов регуляторных циркуитов, по-видимому, является жизнеспосоным эволюционным средствоам увеличения сложности и адаптации к новым окружающим услорвиям. The remaining question seems to be one of scale: can such transcriptional rewiring explain differences in complexity as large as those that are found between humans and yeast?