Research Abstract
組織特異的サイレンサーの進化がパラログペアpax2とpax8の発現様式の相違の基礎をなす
Evolution of a tissue-specific silencer underlies divergence in the expression of and paralogues
2012年5月22日 Nature Communications 3 : 848 doi: 10.1038/ncomms1851
最近の研究では、進化に伴うパラログの発現の多様化に関して、それぞれの遺伝子でエンハンサーが異なるパターンで欠失していくことの役割が強調されている。しかし、シス調節配列の新しい獲得的な変化が関与する証拠は報告されていない。本論文は、サイレンサーの新たな獲得が、脊椎動物のパラログであるpax2およびpax8の発現を多様化させたことを明らかにしたものである。pax2はナメクジウオの祖先型オーソログpax2/5/8のように、多くの組織で発現するが、一方、pax8はpax2を発現する組織の一部にしか発現しない。我々は、pax2とpax8が共に、pax2様の多面発現をもたらす祖先型エンハンサーを保持していることを発見した。しかし、pax8の近位プロモーター内のサイレンサーは、pax8を発現する組織以外では、この多面発現エンハンサーの活性を抑制するのである。対照的に、pax2の近位プロモーターをpax8あるいはpax2のその多面発現エンハンサーと組み合わせると、ナメクジウオのpax2/5/8プロモーターの場合と同様に、pax2様の多面発現が再現される。我々は、エンハンサーの欠失よりも、サイレンサーの新規獲得こそが、共通な祖先遺伝子から多面発現エンハンサーを受け継いだパラログが、その発現を多様化させていくのに重要であると提案する。
- 奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス研究科
- 科学技術振興機構（JST）CREST
Recent studies underscore a role for the differential degeneration of enhancers in the evolutionary diversification of paralogue expression. However, no one has reported evidence for the involvement of innovative cis-regulatory changes. Here we show that silencer innovation diversified expression of the vertebrate paralogues, pax2 and pax8. pax2 shows multi-tissue expression, as does the ancestral amphioxus orthologue, pax2/5/8, whereas pax8 expression localizes to a subset of pax2-expressing tissues. We reveal that both pax2 and pax8 retain ancestral enhancers capable of directing pax2-like, multi-tissue expression. However, a silencer within the pax8 proximal promoter suppresses pleiotropic enhancer activity outside the pax8-expressing tissues. In contrast, the combination of the pax2 proximal promoter with either the pax8 or pax2 enhancer recapitulates pax2-like expression, as in the amphioxus pax2/5/8 promoter. We propose that silencer innovation, rather than enhancer degeneration, was crucial for the divergent expression of paralogues with pleiotropic enhancers inherited from their common progenitor.
