隐性选择制约了二倍体中负自调控的进化
种群与进化
2013-04-30 v1 基因组学
分子网络
摘要
调控网络的进化使得基因表达能够迅速跟踪环境变化，同时在无变化时缓冲扰动并维持细胞稳态。针对大肠杆菌 (Escherichia coli) 的理论工作和实证研究表明，负自调控兼具快速响应时间和降低内在噪声的优势，这也反映在几乎一半的大肠杆菌转录因子都受到负自调控这一事实上。然而，负自调控在酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 的转录因子中极为罕见。鉴于大肠杆菌和酿酒酵母在其他方面具有非常相似的网络模体谱，这种差异显得尤为令人惊讶。在本研究中，我们首先表明，果蝇 (Drosophila melanogaster) 和人类的转录因子之间的调控相互作用也表现出与酿酒酵母类似的负自调控匮乏现象。随后，我们提出一个模型，证明物种间这种噪声降低策略的根本差异可以通过二倍体中负自调控进化的制约来解释。我们表明，同一细胞内同源基因对之间的调控相互作用可能导致隐性选择 (under-dominance)——导致更强自调控并降低纯合子噪声的突变，悖论性地可能导致杂合子噪声增加。这严重限制了二倍体将负自调控进化为一种噪声降低机制的能力。我们的工作为之前无法解释的大肠杆菌与酵母、果蝇与人类之间调控架构的差异提供了一个简单而通用的解释。它还表明，二倍性在基因网络中的影响可能会产生反直觉的后果，从而深刻影响进化进程。
引用
@article{arxiv.1212.1117,
title = {Under-dominance constrains the evolution of negative autoregulation in diploids},
author = {Alexander J. Stewart and Robert M. Seymour and Andrew Pomiankowski and Max Reuter},
journal= {arXiv preprint arXiv:1212.1117},
year = {2013}
}