制御された転写の進化

Evolution of Regulated Transcription.

• Oleg V Bylino
• Airat N Ibragimov
• Yulii V Shidlovskii

抄録

すべての生物のゲノムには、遺伝子の活動を制御する様々な制御要素が存在しています。転写エンハンサーは、真核生物における重要な要素であり、遺伝子プロモーターと物理的な接触を形成し、遺伝子発現プログラムを正確に調整するDNA領域である。本研究では、このエンハンサーが徐々に進化してきたことを追跡し、さまざまな生物におけるその特徴を論じます。真正細菌では、エンハンサー様要素はしばしば単一の調節要素であり、通常はコアプロモーターの近位に位置し、1つまたは数個の活性化因子によって占有されている。古細菌における遺伝子発現の活性化は、上流のプロモーター領域内の複数のエンハンサー様部位へのアクチベーターのリクルートを伴う。真核生物では、発現の活性化は、コアプロモーターから離れた複数のエンハンサーへのアクチベーターのリクルートを伴い、アクチベーターはコアクチベーターを介して作用する。転写制御における一般的なDNAアーキテクチャーの役割は、進化の過程で増大する。全体として、多細胞真核生物のエンハンサーは、生物のゲノムサイズが徐々に大きくなるにつれて、対応するプロトタイプのエンハンサー様調節要素から進化してきたことがわかる。

The genomes of all organisms abound with various -regulatory elements, which control gene activity. Transcriptional enhancers are a key group of such elements in eukaryotes and are DNA regions that form physical contacts with gene promoters and precisely orchestrate gene expression programs. Here, we follow gradual evolution of this regulatory system and discuss its features in different organisms. In eubacteria, an enhancer-like element is often a single regulatory element, is usually proximal to the core promoter, and is occupied by one or a few activators. Activation of gene expression in archaea is accompanied by the recruitment of an activator to several enhancer-like sites in the upstream promoter region. In eukaryotes, activation of expression is accompanied by the recruitment of activators to multiple enhancers, which may be distant from the core promoter, and the activators act through coactivators. The role of the general DNA architecture in transcription control increases in evolution. As a whole, it can be seen that enhancers of multicellular eukaryotes evolved from the corresponding prototypic enhancer-like regulatory elements with the gradually increasing genome size of organisms.