[论文解读] Lineage-specific transposons drove massive gene expression recruitments during the evolution of pregnancy in mammals
本研究表明，谱系特异性的转座子驱动了数千个基因在哺乳动物妊娠进化过程中迅速、谱系特异性地被招募至子宫表达。通过分析顺式调控元件，作者发现转座子来源的序列经常提供了新的调控控制，从而促进了复杂母胎通讯和妊娠维持机制的进化。
A major challenge in biology is explaining how novel characters originate, however, the molecular mechanisms that underlie the emergence of evolutionary innovations are unclear. Here we show that while gene expression in the uterus evolves at a slow and relatively constant rate, it has been punctuated by periods of rapid change associated with the recruitment of thousands of genes into uterine expression during the evolution of pregnancy in mammals. We found that numerous genes and signaling pathways essential for the establishment of pregnancy and maternal-fetal communication evolved uterine expression in mammals. Remarkably the majority of genes recruited into endometrial expression have cis-regulatory elements derived from lineage-specific transposons, suggesting that that bursts of transposition facilitate adaptation and speciation through genomic and regulatory reorganization.
研究动机与目标
- 理解哺乳动物妊娠进化背后的分子机制。
- 研究尽管调控进化总体速率较慢，子宫基因表达如何迅速进化。
- 确定可移动元件在妊娠进化过程中将基因招募至子宫表达中的作用。
- 识别源自转座子的顺式调控元件，这些元件促成了妊娠特异性基因表达程序的出现。
提出的方法
- 对多个哺乳动物谱系的子宫基因表达进行比较转录组分析，以识别谱系特异性的基因招募。
- 利用基因组序列比对和注释，识别与招募基因相关的顺式调控元件。
- 通过系统发育分析和比较基因组学，追溯调控元件的进化起源至谱系特异性的转座子家族。
- 对招募基因进行功能富集分析，评估其在与妊娠相关的关键生物通路中的参与情况。
- 使用进化速率模型检测与妊娠进化重合的加速调控进化时期。
- 整合多个物种的数据，以区分谱系特异性的转座子插入与祖先调控元件。
实验结果
研究问题
- RQ1哺乳动物妊娠起源过程中，子宫基因表达快速进化的分子机制是什么？
- RQ2谱系特异性的转座子在将基因招募至子宫表达中所起的作用有多大？
- RQ3转座子来源的调控元件是否在与母胎通讯和妊娠维持相关的关键基因附近富集？
- RQ4转座子爆发活动与子宫中调控进化加速时期之间是否存在相关性？
- RQ5驱动妊娠进化的调控网络是否主要由转座子介导的从头调控创新塑造？
主要发现
- 在妊娠进化过程中，数千个基因被招募至子宫表达，尤其在谱系特异性的爆发期。
- 这些招募基因中的大多数获得了源自谱系特异性转座子的顺式调控元件，表明其在调控创新中起着关键作用。
- 转座子来源的调控元件在参与免疫调节、血管生成和激素信号转导的基因附近富集——这些是妊娠的关键过程。
- 子宫中快速基因表达招募时期与转座子活动爆发重合，表明存在机制上的关联。
- 尽管子宫的调控进化速率总体较慢，但通过转座子驱动的创新事件实现间断式加速，从而促成了新型妊娠相关功能的出现。
- 谱系特异性的转座子促成了母胎通讯和胎盘发育所必需的新颖调控网络的进化。
更好的研究，从现在开始
从阅读论文到最终审阅，大幅缩短您的研究时间。
无需绑定信用卡
本解读由 AI 生成，并经人工编辑审核。