通過影響蛋白質(zhì)序列的變化，調(diào)控區(qū)的改變對于有機體的進化起到了重要作用,。有關酵母的發(fā)現(xiàn)如今表明,，啟動區(qū)變異的銜接重復（TR）序列是之前未被發(fā)現(xiàn)的導致轉(zhuǎn)錄水平差異的原因。這一機制可能對基因表達的進化作出了實質(zhì)性的貢獻,。
盡管許多TR都發(fā)生在基因間，但它們同時亦存在于編碼和調(diào)控區(qū),。美國馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學的Marcelo D. Vinces和同事發(fā)現(xiàn),，經(jīng)過測序的釀酒酵母菌株中有25%的啟動區(qū)包含有1個或者多個TR，并且許多啟動區(qū)的TR在不同的釀酒酵母菌株之間擁有不同數(shù)量的重復單元,。他們估計,，與非重復序列中的插入—刪除和點突變相比，TR發(fā)生變異的頻率要高出40倍,。
那么發(fā)生在TR中的變異會影響基因表達嗎,？研究人員發(fā)現(xiàn)，與啟動區(qū)缺乏TR的基因相比,，啟動區(qū)包含TR的直向同源基因在轉(zhuǎn)錄活性上表現(xiàn)出了更高的趨異,。此外，在表達下降后,，利用改造基因構(gòu)造從而增加啟動區(qū)TR的重復單元數(shù)量的實驗增加了一個分離點的基因表達,。對于SDT1基因——能夠賦予核苷類似物以抗性——而言，變化啟動區(qū)中的重復單元數(shù)量具有功能性結(jié)果,，即把TR長度的差異與細胞的生長能力差異聯(lián)系起來,。
研究人員同時提供了有力的證據(jù)，表明啟動區(qū)TR可變性在進化能力中扮演了一個角色。使用兩個選擇標記中的一個標記被置于包含TR的啟動區(qū)的下游的菌株,，他們在為了增加標記表達的幾輪選擇后便觀察到TR長度的變化,。對這兩種標記而言，具有13個重復單元的TR更受到偏愛——符合大多數(shù)高度表達的基因工程結(jié)構(gòu),。當相同菌株在沒有選擇的情況下生長時，在TR長度上僅看到了更少的變化,，同時那些發(fā)生的變化則表現(xiàn)出了一個有關長度的更廣泛的分布狀態(tài),。此外，利用一種類似的,、不重復的序列替代TR排除了伴隨增加的表達所出現(xiàn)的突變,。
TR長度的可變性如何影響轉(zhuǎn)錄呢？在研究人員鑒定的1455種包含TR的啟動區(qū)中,，113種包含關于轉(zhuǎn)錄因子的已知捆綁位點。研究人員強調(diào)了一種情況,，即對于轉(zhuǎn)錄因子的捆綁位點的數(shù)量被TR的長度所改變,，因此可能對轉(zhuǎn)錄水平產(chǎn)生影響。然而,，一個可供選擇的解釋是需要那些沒有包含轉(zhuǎn)錄因子捆綁位點的TR,。大多數(shù)啟動區(qū)TR位于起始密碼子上游的200 bp，符合沒有核小體的啟動區(qū)區(qū)域——這一觀測結(jié)果促使研究人員推斷,，TR影響了核小體的位置,。作為對此的支持，刪除SDT1的TR導致在這一區(qū)域核小體捆綁的增加,，同時影響下游核小體的位置,。研究人員在最近出版的美國《科學》雜志上報告了這一研究成果。
由于它們發(fā)生得很頻繁,，并且具有很高的突變速度,，包含TR的啟動區(qū)具有為基因表達的進化能力充分作貢獻的潛力。Vinces和同事提出,，這種進化的模式或許發(fā)生在更高級的真核細胞中,，并且特別適用于那些與環(huán)境響應有關的基因。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原始出處：
Science 29 May 2009:DOI: 10.1126/science.1170097
Unstable Tandem Repeats in Promoters Confer Transcriptional Evolvability
Marcelo D. Vinces,1,2,3,* Matthieu Legendre,1,4,* Marina Caldara,1 Masaki Hagihara,5 Kevin J. Verstrepen1,2,3,
Relative to most regions of the genome, tandemly repeated DNA sequences display a greater propensity to mutate. A search for tandem repeats in the Saccharomyces cerevisiae genome revealed that the nucleosome-free region directly upstream of genes (the promoter region) is enriched in repeats. As many as 25% of all gene promoters contain tandem repeat sequences. Genes driven by these repeat-containing promoters show significantly higher rates of transcriptional divergence. Variations in repeat length result in changes in expression and local nucleosome positioning. Tandem repeats are variable elements in promoters that may facilitate evolutionary tuning of gene expression by affecting local chromatin structure.
1 FAS Center for Systems Biology, Harvard University, 52 Oxford Street, Cambridge, MA 02138, USA.
2 Laboratory for Systems Biology, Flanders Institute for Biotechnology (VIB), Katholieke Universiteit Leuven (K.U. Leuven), B-3001 Heverlee, Belgium.
3 Genetics and Genomics Group, Centre of Microbial and Plant Genetics (CMPG), K.U. Leuven, Gaston Geenslaan 1, B-3001 Leuven (Heverlee), Belgium.
4 Structural and Genomic Information Laboratory, CNRS-UPR 2589, IFR-88, Université de la Méditerranée Parc Scientifique de Luminy, Avenue de Luminy, FR-13288 Marseille, France.
5 The Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University, 8-1 Mihogaoka, Ibaraki, 567-0047, Japan.
