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Calcisponges have a ParaHox gene and dynamic expression of dispersed NK homeobox genes

机译:Calcisponges具有ParaHox基因,并动态表达分散的NK同源盒基因

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摘要

Sponges are simple animals with few cell types, but their genomes paradoxically contain a wide variety of developmental transcription factors, including homeobox genes belonging to the Antennapedia (ANTP) class, which in bilaterians encompass Hox, ParaHox and NK genes. In the genome of the demosponge Amphimedon queens-landica, no Hox or ParaHox genes are present, but NK genes are linked in a tight cluster similar to the NK clusters of bilaterians. It has been proposed that Hox and ParaHox genes originated from NK cluster genes after divergence of sponges from the lineage leading to cnidarians and bilaterians. On the other hand, synteny analysis lends support to the notion that the absence of Hox and ParaHox genes in Amphimedon is a result of secondary loss (the ghost locus hypothesis). Here we analysed complete suites of ANTP-class homeoboxes in two calcareous sponges, Sycon ciliatum and Leucosolenia complicata. Our phylogenetic analyses demonstrate that these calcisponges possess orthologues of bilaterian NK genes (Hex, Hmx and Msx), a varying number of additional NK genes and one ParaHox gene, Cdx. Despite the generation of scaffolds spanning multiple genes, we find no evidence of clustering of Sycon NK genes. All Sycon ANTP-class genes are developmentally expressed, with patterns suggesting their involvement in cell type specification in embryos and adults, metamorphosis and body plan patterning. These results demonstrate that ParaHox genes predate the origin of sponges, thus confirming the ghost locus hypothesis, and highlight the need to analyse the genomes of multiple sponge lineages to obtain a complete picture of the ancestral composition of the first animal genome.%海绵简单的身体构造掩饰了它们基因组的复杂性,其基因组包含各种在更复杂动物的身体成形中所涉及的转录因子,如“两侧对称动物”(前后侧明显不同的动物)的“触角足”类基因,其中包括Hox、ParaHox和NK。“寻常海绵”Amphimedon queenslandica的基因组包含—簇紧密的NK基因,但没有Hox或ParaHox基因。这导致以下假说:Hox和ParaHox基因是在海绵从导致“刺胞动物”(水母、海葵和其他)和“两侧对称动物”出现的类别分化出来之后才形成的。然而,对海绵基因组的整体结构所做的研究表明,Hox和ParaHox也许曾经存在过、但后来消失了,这就是所谓的“幽灵位点”假说。Maja Adamska及同事研究了两种“钙质海绵”(与“寻常海绵”不同的一个类别)的基因组,发现虽然NK基因没有成簇,但至少有一个ParaHox基因(Cdx)。这个发现为“幽灵位点”假说增加了说服力,也说明需要对很多不同海绵类别的基因组进行研究,以便对先祖动物的“触角足”基因有更全面的认识。
机译:海绵是具有很少细胞类型的简单动物,但是它们的基因组却自相矛盾地包含了多种发育转录因子,包括属于触角类(ANTP)类的同源异型盒基因,在双侧鸟类中它包括Hox,ParaHox和NK基因。在脱毛的Amphimedon queens-landica的基因组中,不存在Hox或ParaHox基因,但是NK基因以紧密的簇连接,类似于双语生物的NK簇。有人提出,Hox和ParaHox基因起源于NK簇基因,在海绵从血统分化为cnidarians和bilaterians的起源之后。另一方面,同义分析则支持以下观点:在安非他命中缺少Hox和ParaHox基因是继发性损失的结果(虚位点假设)。在这里,我们分析了在两个钙质海绵中的完整套件,即ANTP类同形异型盒,即纤毛Sycon和复杂白斑。我们的系统发育分析表明,这些钙锁神经拥有双侧NK基因的直向同源物(Hex,Hmx和Msx),不同数量的其他NK基因和一个ParaHox基因Cdx。尽管跨多个基因的支架的生成,我们没有发现Sycon NK基因集群的证据。所有Sycon ANTP类基因均在发育中表达,其模式表明它们参与了胚胎和成体的细胞类型规范,变态和身体计划模式。这些结果表明,ParaHox基因早于海绵的起源,从而证实了幽灵基因座假说,并强调了分析多个海绵谱系的基因组以获得第一动物基因组祖先组成的完整图片的需要。身体构造掩饰了它们的基因组的复杂性,其基因组包含各种在更复杂动物的身体成形中所涉及的转录因子,如“左右对称动物”(前后侧明显不同的动物)的“触角足”类“寻常海绵” Amphimedon queenslandica的基因组包含—簇密的NK基因,但没有Hox或ParaHox基因。这导致以下假说:Hox和ParaHox基因是在海绵从导致“刺胞动物,(水母,海葵和其他)和“对称性动物”出现的类别分化出来之后才形成的。然而,对海绵基因组的整体结构进行的研究表明,Hox和ParaHox也许曾经存在过,但后来消失了,这就是所谓的“幽灵位点”假说。MajaAdamska及同事研究了两种“钙质海绵”(与“寻常海绵”不同的一个类别)的基因组,发现虽然NK基因没有成簇,但至少有一个ParaHox基因(Cdx)。这个发现为“幽灵位点”假说增加了说服力,也说明需要对很多不同海绵类别的基因组进行研究,杀死对先祖动物的“触角足”基因有更全面的认识。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2014年第7524期|620-623b1|共5页
  • 作者单位

    Sars International Centre for Marine Molecular Biology, University of Bergen, Thormohlensgate 55,5008 Bergen, Norway,Department of Biology, University of Bergen, Thormohlensgate 55,5008 Bergen, Norway;

    Sars International Centre for Marine Molecular Biology, University of Bergen, Thormohlensgate 55,5008 Bergen, Norway;

    The Scottish Oceans Institute, Gatty Marine Laboratory, School of Biology, University of St Andrews, East Sands, St Andrews, Fife KY16 8LB, UK,Stanley Institute for Cognitive Genomics, Cold Spring Harbor Laboratory, 1 Bungtown Road, Cold Spring Harbor, New York 11724, USA;

    Sars International Centre for Marine Molecular Biology, University of Bergen, Thormohlensgate 55,5008 Bergen, Norway,Institute of Marine Research, Nordnesgaten 50, 5005 Bergen, Norway;

    Sars International Centre for Marine Molecular Biology, University of Bergen, Thormohlensgate 55,5008 Bergen, Norway;

    The Scottish Oceans Institute, Gatty Marine Laboratory, School of Biology, University of St Andrews, East Sands, St Andrews, Fife KY16 8LB, UK;

    Sars International Centre for Marine Molecular Biology, University of Bergen, Thormohlensgate 55,5008 Bergen, Norway;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

  • 入库时间 2022-08-18 02:53:12

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