调控DNA序列的长期演化：第2部分——理论与未来挑战
种群与进化
2026-01-30 v1
摘要
启动子和增强子是染色体调控元件（cis-regulatory elements, CREs），它们绑定转录因子（transcription factor, TF）蛋白，以上调或下调靶基因表达。数十年来形成的TF-DNA相互作用模型能够预测单个TF如何强烈地结合任意DNA序列，以及单个结合事件如何在CRE上组合影响基因表达。这些见解可以综合为一个全局的、生物物理上实现的、定量的基因型-表型（genotype-phenotype, GP）图谱，这是应用进化论的“圣杯”。全局图谱提供了模拟调控序列长期演化的稀有机会，并提出了若干基本问题：CR de novo 需要多长时间才能演化？序列空间中存在多少非平凡的调控功能？它们如何相互连接？哪些调控架构使得CRE演化最快且最具可进化性？在本文的第二部分中，我们综述了将进化概念——表遗性、鲁棒性、可进化性、可调性、可塑性和赌博主义——应用于调控序列演化的应用。我们随后评估了统一调控序列演化理论的潜力，并确定了关键开放性挑战。
引用
@article{arxiv.2601.21480,
title = {Long-term evolution of regulatory DNA sequences. Part 2: Theory and future challenges},
author = {Elia Mascolo and Réka Borbély and Noa Ottilie Borst and Nicholas H Barton and Justin Crocker and Gašper Tkačik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.21480},
year = {2026}
}
备注
Invited review (Part II of a two-part series), submitted to Current Opinion in Genetics & Development. Part I is available at arXiv:2601.19681