Rakad baby
| Transkriptionsregulator ovo | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifierare | |||||||
| Organism | |||||||
| Symbol | ovo | ||||||
| UniProt | P51521 | ||||||
| |||||||
Översikt över shavenbaby (svb)
Den rakade babyn ( svb ) eller ovo -genen kodar för en transkriptionsfaktor i Drosophila som är ansvarig för att inducera celler att bli hårliknande projektioner som kallas trikomer eller mikrotrichia. Många av de stora utvecklingssignaleringsvägarna konvergerar vid det rakade babylokuset, som sedan reglerar över 150 nedströms målgener. "Timglas"-formen på detta genreglerande nätverk gör shavenbaby till masterregulatorn av trikombildning. Den unika uppsättningen av det genreglerande nätverket gjorde trichomes till en utmärkt avläsning för att identifiera viktiga utvecklingsgener under den framåtgående genetik Heidelberg Screen. Dessutom shavenbaby vara en "evolutionär hotspot", och experiment har visat att förändringar i denna gen orsakar förlust av dorsala nagelhår i Drosophila sechellia- larver.
Trikomer tjänar sannolikt en mängd olika syften. Hos larver hjälper trikomer sannolikt till med larvrörelser. Genom att växla mellan band av trikomer och nakna nagelband kan larver trampa över olika ytor. Dessutom kan trikomer bidra till hydrofobicitet och till och med stabilisera vuxenflyg.
Transkriptionsingångar för svb
Det rakade babylokuset regleras av flera signalvägar, inklusive HOX- faktorerna, Wingless , EGF-R , Hedgehog och Notch -signalering. Dessutom reglerar transkriptionsfaktorerna SoxNeuro, Pointed och Dichaete den rakade babyns uttryck.
Engrailed och Hedgehog aktiverar EGFR
Under steg 12 av embryonal utveckling uttrycks Engrailed i en undergrupp av celler, vilket aktiverar igelkottens signalväg. Hedgehog-signalen tas emot av celler som uttrycker Patched, vilket inducerar uttryck av rhomboid ( rho ) med Serrate-Notch-signalering, vilket aktiverar EGFR-signalvägen. Drosophila EGF-receptorn (DER) är ansvarig för att aktivera rakad baby både direkt och genom att driva uttrycket av faktorerna SoxNeuro och Dichaete . Andra transkriptionsfaktorer som Ultrabithorax och dess kofaktor Homothorax interagerar också med de olika shavenbaby -förstärkarna för att aktivera uttryck.
Vinglös signalering förtrycker rakad baby
Under steg 12 inducerar Hedgehog-signalvägen uttryck av den vinglösa signalen. Den Wingless signalvägen är ansvarig för att undertrycka den rakade bebisens aktivitet, och celler som uttrycker Wingless har naken nagelband. Dessutom producerar mutationer i Wingless-genen en gräsmatta av trikomer i den nakna regionen. Vinglös signalering har karakteriserats för att specifikt integreras i den rakade E3 -förstärkaren, som också producerar en gräsmatta av uttryck i Wingless-mutanter. Vinglös signalering undertrycks av både SoxNeuro och Dichaete, produkter från EGFR-signalvägen.
Utvecklingshöjare av svb
Utvecklingsförstärkare är DNA-sekvenser som kontrollerar den rumsliga-temporala mönstringen av gener under utveckling för att sätta upp kroppens kroppsplan för en organism . Utvecklingsförstärkare tros vara de främsta drivkrafterna för fenotypisk evolution. Det finns för närvarande sju förmodade utvecklingsförstärkare i det rakade barnet : DG2, DG3, Z1.3, A, E3, E6 och 7H . Alla dessa förstärkare är pleiotropa och uttrycker rakad baby över olika utvecklingsstadier. Förstärkarna är något modulära, där olika mönsterkomponenter är uppdelade på olika förstärkare. Men många av uttrycksmönstren överlappar varandra vilket gör förstärkarna till synes överflödiga.
Enhancer-redundans är ett vanligt förekommande fenomen. Varför skulle evolutionen utveckla redundanta förstärkare ? Mysteriet med förstärkarredundans löstes delvis genom att studera det rakade babylokuset 2010. Frankel et al. fann att de redundanta förstärkarna hjälper till att upprätthålla korrekt rakad babys uttryck under olika temperaturpåfrestningar, vilket kanaliserar dess uttryck. Detta fynd observerades också åtta år senare för redundanta däggdjursförstärkare, vilket tyder på att denna observation inte är begränsad till Drosophila . Redundanta förstärkare har också observerats använda olika transkriptionsfaktorer , som innehåller en mångsidig uppsättning signaleringsingångar för att kanalisera genuttryck under olika miljöpåfrestningar.
E3 - förstärkaren
E3 - förstärkaren är en förstärkare på 1 042 baspar (bp) som driver rakad baby på den ventrala sidan av embryon och larver i steg 15 och 16+. E3 uttrycks också pleiotropiskt i svalget och matstrupen eller larver i tredje stadiet. Hos vuxna Drosophila uttrycks E3 i buken, huvudet, benen och vingen. E3 - fragmentet har testats som mindre fragment såsom E3-14 och E3N . Till skillnad från de andra shavenbaby- förstärkarna upprätthålls E3 -aktivitet i Drosophila sechellia .
E3N beskrevs först i Crocker et al., 2015, och befanns koda för "homotypiska kluster" av bindningsställen för transkriptionsfaktorn : Ultrabithorax ( Ubx). Dessa bindningsställen var emellertid icke-kanoniska, och Ubx binder till E3N med en mycket låg affinitet. Mutationer för att öka affiniteten för dessa bindningsställen orsakade ektopisk bindning av andra Homeobox (HOX) faktorer, vilket resulterade i ektopisk förstärkarexpression. HOX-faktorer licensierar cellers identitet, låser in dem i ett öde för att producera en viss struktur såsom vingar, grimmor, antenner, buken, etc. Alla HOX-faktorer är evolutionärt relaterade och binder till samma homeodomänsekvens: TAAT. Hur förstärkare kodar för den specifika bindningen av vissa HOX-faktorer och förhindrar ektopisk bindning av andra kallas "Hox-paradoxen". E3N - studien från Crocker et al., 2015 gav ett svar på "Hox-paradoxen", genom att antyda att bindningsställen med låg affinitet skulle ge specificiteten, och att kodande kluster av platserna skulle stå för den potentiella svaga aktiveringen. Transkriptionsfaktorbindningsställen med låg affinitet har också observerats i andra förstärkare.
I en uppföljande studie har Fuqua et al. skapat ett bibliotek av slumpmässiga mutanter till E3N- förstärkaren för att studera förstärkargrammatik och hur förstärkare kan utvecklas. Studien visade att även enstaka punktmutationer hade en signifikant effekt på förstärkarens uttrycksmönster. Dessutom påverkade mutationerna flera komponenter i mönstret. Denna pleiotropa natur av mutationerna visades när uppkomsten av nya uttryck av spottkörtel eller munkrok kopplades till den nästan fullständiga förlusten av det ursprungliga embryonala uttrycksmönstret. Dessutom resulterade förändringar i Ultrabithorax-bindningsställena med låg affinitet i pleiotropa effekter som modulerade timing , mönsterintensitet och ektopiskt uttryck. Författarna drog slutsatsen att förstärkare är tätt kodade med regulatorisk information och förstärkarmutationer är vanligtvis pleiotropa. Andra nyligen genomförda studier av gulfläcksförstärkaren och Sonic Hedgehog ZRS -förstärkaren stöder också detta påstående. Dessa fynd kan till och med tyda på att den underliggande cis-regulatoriska logiken hos en förstärkare kan begränsa dess utveckling, ett påstående som också gjorde min Preger Ben-Noon et al.
E6 - förstärkaren
E6- förstärkaren uttrycks i de dorsala och kvartära cellerna hos Drosophila embryon , larver och i puppepidermis. E6 - förstärkaren är en av de fem förstärkare som bidrog till förlusten av de dorsala larvtrikomerna i Drosophila sechellia . Den molekylära mekanismen för denna förlust av uttryck löstes av Preger Ben-Noon et al., där sechellia-E6 i följd ackumulerade mutationer i aktivatorställen för Arrowhead och Pannier och fick ett bindningsställe för repressorn Abrupt. Dessa mutationer bidrog till en 46% minskning av totalt embryonalt av rakad baby och påverkade det pleiotropa uttrycket i puppepidermis.
Z1.3 - förstärkaren
Z1.3 - förstärkaren är ett minimaliserat fragment av Z- förstärkaren och driver uttrycket i de embryonala kvartära cellerna, larvsvalget och proventriculus och puppepidermis. Z1.3- förstärkaren bidrog till uppskattningsvis 28 % förlust av totalt embryonalt uttryck i Drosophila sechellia. Men till skillnad från i E6 hade mutationerna som påverkade det embryonala mönstret av Z1.3 ingen effekt på dess pleiotropiska puppepidermis-uttryck. Preger Ben-Noon et al. dissekerade vidare Z1.3 -förstärkaren och kunde minimalisera den pleiotropa aktiviteten till två separata förstärkare: Z0.3 och Z1.3R .
DG3 - förstärkaren
DG3 - förstärkaren uttrycks primärt i den ventrala embryonala epidermis tillsammans med E3N och 7H. I larver uttrycks DG3 i de dorsala och ventrala områdena, i svalget, matstrupen och proventriculus och i puppepidermis. En närmare titt på de ventrala kärnorna avslöjar att den rakade babygenen fysiskt samlokaliseras med högre koncentrationer av Ultrabithorax-proteinet och dess kofaktor Homothorax. Dessutom Drosophila -linjen Df(svb)108 en deletion i DG2-, DG3- och Z- förstärkarna. Värmechockerande dessa linjer inducerar en liten minskning av antalet ventrala trikomer. En närmare titt på kärnorna i dessa individuella celler avslöjar både lägre kvantifierbara nivåer av det rakade barnets transkript och svagare nukleära mikromiljöinteraktioner mellan de ventrala förstärkarna. Intressant nog kan transkriptionsnivåer och mikromiljön stabiliseras genom att korsa flugor som bär deletionen med flugor som bär en artificiell BAC från det rakade babylokuset. Studierna från Tsai et al. avslöjar mikromiljöer och potentiellt transvektion som potentiella mekanismer för hur redundanta förstärkare kanaliserar genuttryck.
7H - förstärkaren
7H- förstärkaren driver uttryck i både den ventrala och dorsala embryonala och larv epidermis, larvsvalget och puppepidermis. Borttagning av 7H- förstärkaren resulterar i en 38% minskning av totalt embryonalt uttryck av rakad baby . 7H, DG3 och E3N är de primära ventrala förstärkarna i embryot.
Trikombildning
Shavenbaby aktiverar över 150 olika nedströmsmål för att uttrycka aktin-remodellerande proteiner för att bilda tandbenet. Några av dessa faktorer inkluderar gaffelformade, rakade, slingade, getingar, gula och miniatyrer . Aktivering av dessa målgener är också beroende av SoxNeuro, en av regulatorerna av shavenbaby. Tillsammans samarbetar SoxNeuro och Shavenbaby för att forma dentiklarna.