Характеристика цис-регуляторной эволюции гена WntA у нимфалидных бабочек
Исследователи из Корнеллского университета и Университета Джорджа Вашингтона охарактеризовали цис-регуляторную эволюцию гена WntA у нимфалидных бабочек. В работе, опубликованной в журнале Science, группа использовала различные методы, чтобы понять, как регуляторные процессы генов у бабочек позволяют сочетать глубокую гомологию и быструю адаптацию к изменениям среды.
Предыдущие исследования показали, что узоры на крыльях бабочек и механизмы их формирования возникают под влиянием транскрипционных факторов и цис-регуляторных элементов (CRE). Однако эволюция этих факторов до сих пор изучена плохо. В новой работе исследователи стремились понять регуляторные системы, лежащие в основе быстро эволюционирующих признаков.
Для этого они провели:
- Сравнительный анализ последовательностей и ATAC-seq для пяти видов бабочек, сосредоточившись на 46 CRE и гене WntA.
- CRISPR-нокауты, чтобы выяснить роль гена WntA в окраске крыльев.
Результаты исследования:
- Ген WntA является мастер-геном, играющим критическую роль в формировании узоров на крыльях бабочек.
- Его экспрессия влияет не только на цвет и узор, но и на экспрессию нескольких соседних генов в ДНК бабочки.
- Создав делеции с помощью CRISPR-Cas9, учёные изучили влияние множества транскрипционных факторов и CRE на узор и цвет крыла.
- Были обнаружены множественные изменения в одном из видов, отсутствующие у других, что указывает на недавно эволюционировавшие CRE, быстро интегрировавшиеся в регуляторный процесс.
Исследование предоставило убедительные доказательства того, что регуляторные генетические элементы из глубокого эволюционного прошлого нимфалидных бабочек оказывают сильное влияние на развитие узоров на их крыльях.