In der Genetik ist ein Erweiterer ein kurzes Gebiet der DNA, die mit Proteinen (nämlich, die unterhandelnden Faktoren, viel wie eine Reihe von Abschrift-Faktoren) verpflichtet werden kann, Abschrift-Niveaus von Genen (folglich der Name) in einer Gentraube zu erhöhen. Während Erweiterer gewöhnlich cis-handeln, braucht ein Erweiterer nicht besonders den Genen nah zu sein, denen er folgt, und manchmal auf demselben Chromosom nicht gelegen zu werden braucht.

Erweiterer-Positionen

In eukaryotic Zellen wird die Struktur des chromatin Komplexes der DNA in einem Weg gefaltet, der funktionell die superaufgerollte Zustandeigenschaft der prokaryotic DNA nachahmt, so dass, obwohl die Erweiterer-DNA vom Gen hinsichtlich der Zahl von nucleotides weit ist, es geometrisch dem Befürworter und Gen nah ist. Das erlaubt ihm, mit den allgemeinen Abschrift-Faktoren und der RNS polymerase II aufeinander zu wirken.

Ein Erweiterer kann stromaufwärts gelegen werden, oder stromabwärts des Gens regelt er. Außerdem braucht ein Erweiterer nicht in der Nähe von der Abschrift-Einleitungsseite gelegen zu werden, um Abschrift zu betreffen, weil einige gelegen in mehreren hunderttausend Grundpaaren stromaufwärts oder stromabwärts der Anfang-Seite gefunden worden sind. Erweiterer folgen dem Befürworter-Gebiet selbst nicht, aber werden durch Aktivator-Proteine gebunden. Diese Aktivator-Proteine wirken mit dem Vermittler-Komplex aufeinander, der polymerase II und die allgemeinen Abschrift-Faktoren rekrutiert, die dann beginnen, die Gene abzuschreiben. Erweiterer können auch innerhalb von introns gefunden werden. Eine Orientierung eines Erweiterers kann sogar umgekehrt werden, ohne seine Funktion zu betreffen. Zusätzlich kann ein Erweiterer herausgeschnitten und anderswohin im Chromosom eingefügt werden, und noch Genabschrift betreffen. Das ist ein Grund, dass intron polymorphisms Effekten haben kann, obwohl sie nicht übersetzt werden.

Theorien

Zurzeit gibt es zwei verschiedene Theorien über die Information, die in einer Prozession geht, der auf Erweiterern vorkommt:

• Enhanceosomes - verlassen sich auf die hoch kooperative, koordinierte Handlung und können durch einzelne Punkt-Veränderungen arbeitsunfähig sein, die bewegen oder die verbindlichen Seiten von individuellen Proteinen entfernen.
• Flexible Werbetafeln - weniger einheitliche, vielfache Proteine regeln unabhängig Genausdruck, und ihre Summe wird in durch die grundlegende transcriptional Maschinerie gelesen

HACNS1

HACNS1 (auch bekannt als CENTG2 und gelegen im Menschlichen Beschleunigten Gebiet 2) ist ein Generweiterer, "der zur Evolution einzigartig opposable menschlicher Daumen, und vielleicht auch Modifizierungen im Knöchel oder Fuß beigetragen haben kann, die Menschen erlauben, auf zwei Beinen spazieren zu gehen". Beweise, um auf Shows dass der 110,000 im menschlichen Erbgut identifizierten Generweiterer-Folgen zu datieren, hat HACNS1 den grössten Teil der Änderung während der Evolution von Menschen im Anschluss an den Spalt mit den Vorfahren von Schimpansen erlebt.

GADD45G

Ein Erweiterer in der Nähe vom Gen GADD45g ist beschrieben worden, der Gehirnwachstum in Schimpansen und anderen Säugetieren, aber nicht in Menschen regeln kann. Der GADD45G Gangregler in Mäusen und Schimpansen ist in Gebieten des Gehirns aktiv, wo Zellen, die den Kortex, ventralen forebrain und thalamus bilden, gelegen werden und weiter neurogenesis unterdrücken können. Der Verlust des GADD45G Erweiterers in Menschen kann zu einer Zunahme von bestimmten neuronal Bevölkerungen und zur forebrain Vergrößerung in Menschen beitragen.

Erweiterer in der Entwicklungsbiologie

Die Entwicklung, die Unterscheidung und das Wachstum von Zellen und Geweben verlangen genau geregelte Muster des Genausdrucks. Erweiterer arbeiten als Cis-Durchführungselemente, um sowohl räumliche als auch zeitliche Kontrolle der Entwicklung durch das Anmachen der Abschrift in spezifischen Zellen und/oder das Unterdrücken davon in anderen Zellen zu vermitteln. So kontrolliert die besondere Kombination von Abschrift-Faktoren und anderen DNA BINDENDEN Proteinen in einem sich entwickelnden Gewebe, welche Gene in diesem Gewebe ausgedrückt werden. Erweiterer erlauben demselben Gen, in verschiedenen Prozessen in der Zeit und Raum verwendet zu werden.

Identifizierung und Charakterisierung

Erweiterer können durch Erweiterer-Falle-Techniken mit einem Reporter-Gen oder durch die vergleichende Folge-Analyse und rechenbetonten genomics identifiziert werden. In genetisch lenksamen Modellen wie die Taufliege-Taufliege melanogaster, zum Beispiel, kann eine Reporter-Konstruktion wie das lacZ Gen ins Genom mit einem P Element transposon zufällig integriert werden. Wenn das Reporter-Gen in der Nähe von einem Erweiterer integriert, wird sein Ausdruck das durch diesen Erweiterer gesteuerte Ausdruck-Muster widerspiegeln. So können die Färbung der Fliegen für den Ausdruck von LacZ oder die Tätigkeit und das Klonen der Folge, die die Integrationsseite umgibt, die Erweiterer-Folge identifizieren.

In der vergleichenden Genomics-Annäherung kann Folge-Bewahrung, Gebiete zu nichtcodieren, für Erweiterer bezeichnend sein. Folgen von vielfachen Arten werden ausgerichtet, und erhaltene Gebiete werden rechenbetont identifiziert. Identifizierte Folgen können dann einem Reporter-Gen solches grünes Leuchtstoffprotein oder lacZ beigefügt werden, um im vivo Muster des durch den Erweiterer erzeugten Genausdrucks, wenn eingespritzt, in einen Embryo zu bestimmen. der MRNA-Ausdruck des Reporters kann durch in der situ Kreuzung vergegenwärtigt werden, die ein direkteres Maß der Erweiterer-Tätigkeit zur Verfügung stellt, da es den Kompliziertheiten der Übersetzung und Protein-Falte nicht unterworfen wird. Obwohl viel Beweise zur Folge-Bewahrung für kritische Entwicklungserweiterer hingewiesen haben, hat andere Arbeit gezeigt, dass die Funktion von Erweiterern mit wenig oder keiner primären Folge-Bewahrung erhalten werden kann. Zum Beispiel haben die RÖSTEN Erweiterer in Menschen sehr wenig Folge-Bewahrung zu denjenigen in zebrafish, noch erzeugen die Folgen der beider Art fast identische Muster des Reporter-Genausdrucks in zebrafish. Zusätzlich können Algorithmen wie TFSEARCH oder JASPAR verwendet werden, um vermeintlichen Abschrift-Faktor verbindliche Seiten zu identifizieren, um weiter eine Erweiterer-Folge zu charakterisieren.

Erweiterer in der wirbellosen Segmentation

Die Erweiterer, die frühe Segmentation in der Taufliege melanogaster Embryos bestimmen, sind unter den besten charakterisierten Entwicklungserweiterern. Im frühen Fliege-Embryo sind die Lücke-Genabschrift-Faktoren dafür verantwortlich, mehrere Segmentationsgene wie die Paar-Regierungsgene zu aktivieren und zu unterdrücken. Die Lücke-Gene werden in Blöcken entlang der vorder-späteren Achse der Fliege zusammen mit anderen mütterlichen Wirkungsabschrift-Faktoren ausgedrückt, so Zonen schaffend, innerhalb deren verschiedene Kombinationen von Abschrift-Faktoren ausgedrückt werden. Die Gene der Paar-Regel werden von einander durch das Nichtausdrücken von Zellen getrennt. Außerdem werden die Streifen des Ausdrucks für verschiedene Gene der Paar-Regel durch einige Zelldiameter von einander ausgeglichen. So schaffen einzigartige Kombinationen des Genausdrucks der Paar-Regel Raumgebiete entlang der vorder-späteren Achse, um jedes der 14 individuellen Segmente aufzustellen. Der 480 bp Erweiterer, der dafür verantwortlich ist, den scharfen Streifen zwei des Gens der Paar-Regel zu steuern, sogar ausgelassen (Vorabend) ist gut charakterisiert worden. Der Erweiterer enthält 12 verschiedene verbindliche Seiten für den mütterlichen und die Lücke-Genabschrift-Faktoren. Das Aktivieren und das Unterdrücken von Seiten überlappen in der Folge. Vorabend wird nur in einem schmalen Streifen von Zellen ausgedrückt, die hohe Konzentrationen der Aktivatoren und niedrige Konzentration des repressors für diese Erweiterer-Folge enthalten. Andere Erweiterer-Gebiete steuern Vorabend-Ausdruck in 6 anderen Streifen im Embryo.

Erweiterer im Wirbelmustern

Das Herstellen von Körperäxten ist ein kritischer Schritt in der Tierentwicklung. Während der Maus ist embryonische Entwicklung, Knoten-, eine sich verwandelnde Wachstumssuperfamilie des Faktor-Betas ligand, ein Schlüsselgen, das am Mustern sowohl die vorder-spätere Achse als auch die nach links richtige Achse des frühen Embryos beteiligt ist. Das Knotengen enthält zwei Erweiterer: Proximal Epiblast Enhancer (PEE) und der Asymmetrische Erweiterer (ASE). Die PISSE ist stromaufwärts des Knotengens und steuert Knotenausdruck im Teil des primitiven Streifens, der in den Knoten (auch gekennzeichnet als der primitive Knoten) differenzieren wird. Die PISSE macht Knotenausdruck als Antwort auf eine Kombination von Wnt an, der plus ein zweites, unbekanntes Signal signalisiert; so bindet ein Mitglied der LEF/TCF Abschrift-Faktor-Familie wahrscheinlich zu einem TCF verbindliche Seite in den Zellen im Knoten. Die Verbreitung von Knoten-weg vom Knoten bildet einen Anstieg, der dann die sich ausstreckende vorder-spätere Achse des Embryos gestaltet. Der ASE ist ein intronic Erweiterer, der durch den Gabel-Hauptbereichsabschrift-Faktor Fox1 gebunden ist. Früh in der Entwicklung gründet GeFox1-steuerter Knotenausdruck den Eingeweideendoderm. Später in der Entwicklung steuert Fox1, der zum ASE bindet, Knotenausdruck auf der linken Seite des seitlichen Tellers mesoderm, so nach links richtige Asymmetrie gründend, die für die asymmetrische Organ-Entwicklung im mesoderm notwendig ist.

Das Herstellen von drei Keim-Schichten während gastrulation ist ein anderer kritischer Schritt in der Tierentwicklung. Jede der drei Keim-Schichten hat einzigartige Muster des Genausdrucks, die ihre Unterscheidung und Entwicklung fördern. Der endoderm wird früh in der Entwicklung durch den Gata4 Ausdruck angegeben, und Gata4 setzt fort, Eingeweide morphogenesis später zu leiten. Gata4 Ausdruck wird im frühen Embryo durch einen intronic Erweiterer kontrolliert, der einen anderen forkhead Bereichsabschrift-Faktor, FoxA2 bindet. Am Anfang steuert der Erweiterer breiten Genausdruck überall im Embryo, aber der Ausdruck wird schnell eingeschränkt auf den endoderm, darauf hinweisend, dass anderer repressors an seiner Beschränkung beteiligt werden kann. Spät in der Entwicklung schränkt derselbe Erweiterer Ausdruck auf die Gewebe ein, die der Magen und die Bauchspeicheldrüse werden werden. Ein zusätzlicher Erweiterer ist dafür verantwortlich, Gata4 Ausdruck im endoderm während der Zwischenstufen der Eingeweide-Entwicklung aufrechtzuerhalten.

Vielfache Erweiterer fördern Entwicklungsrobustheit

Einige an kritischen Entwicklungsprozessen beteiligte Gene enthalten vielfache Erweiterer der überlappenden Funktion. Sekundäre Erweiterer, oder "Schattenerweiterer," können gefunden werden viele kilobases weg vom primären Erweiterer ("primär" bezieht sich gewöhnlich auf den ersten entdeckten Erweiterer, der häufig am Gen näher ist, das es regelt). Selbstständig steuert jeder Erweiterer fast identische Muster des Genausdrucks. Sind die zwei Erweiterer aufrichtig überflüssig? Neue Arbeit hat gezeigt, dass vielfache Erweiterer Taufliegen erlauben, Umweltunruhen wie eine Zunahme in der Temperatur zu überleben. Wenn erhoben, bei einer Hochtemperatur scheitert ein einzelner Erweiterer manchmal, das ganze Muster des Ausdrucks zu steuern, wohingegen die Anwesenheit beider Erweiterer normalen Genausdruck erlaubt.

Erweiterer und die Evolution von Entwicklungsmechanismen

Ein Thema der Forschung in der Entwicklungsentwicklungsbiologie ("evo-devo") untersucht die Rolle von Erweiterern und anderen Cis-Durchführungselementen im Produzieren morphologischer Änderungen über Entwicklungsunterschiede zwischen Arten.

Stichling PitX1

Neue Arbeit hat die Rolle von Erweiterern in morphologischen Änderungen im threespine Stichling-Fisch untersucht. Stichlinge bestehen sowohl in See-als auch in Süßwasserumgebungen, aber Stichlinge in vielen Süßwasserbevölkerungen haben ihre Beckenflossen (Anhänge völlig verloren, die zum späteren Glied von tetrapods homolog sind). Pitx1 ist ein homeobox Gen, das an der späteren Gliederentwicklung in Wirbeltieren beteiligt ist. Einleitende genetische Analysen haben angezeigt, dass Änderungen im Ausdruck dieses Gens für die Beckenverminderung von Stichlingen verantwortlich waren. Fische, die nur das Süßwasserallel von Pitx1 ausdrücken, haben Beckenstacheln nicht, wohingegen Fische, die ein Seeallel ausdrücken, Beckenstacheln behalten. Eine gründlichere Charakterisierung hat gezeigt, dass eine 500 Grundpaar-Erweiterer-Folge dafür verantwortlich ist, Pitx1 Ausdruck in der späteren Finanzknospe anzumachen. Dieser Erweiterer wird in der Nähe von einer chromosomalen zerbrechlichen Seite - eine Folge der DNA gelegen, die wahrscheinlich gebrochen wird und so wahrscheinlicher infolge der ungenauen DNA-Reparatur verändert zu werden. Diese zerbrechliche Seite hat wiederholte, unabhängige Verluste des Erweiterers verursacht, der dafür verantwortlich ist, PitX1 Ausdruck in den Beckenstacheln in der isolierten Süßwasserbevölkerung, und ohne diesen Erweiterer zu steuern, Süßwasserfische scheitern, Beckenstacheln zu entwickeln.

Erweiterer in der Taufliege-Flügel-Muster-Evolution

Pigmentationsmuster stellen einen der bemerkenswertesten und leicht eingekerbten Unterschiede zwischen verschiedenen Arten von Tieren zur Verfügung. Die Pigmentation des Taufliege-Flügels hat sich erwiesen, ein besonders verantwortliches System zu sein, für die Entwicklung von komplizierten Pigmentationsphänotypen zu studieren. Die Taufliege guttifera Flügel hat 12 dunkle Pigmentationspunkte und 4 hellere graue Zwischenader-Flecke. Pigment-Punkte entstehen aus dem Ausdruck des gelben Gens, dessen Produkt schwarzen melanin erzeugt. Neue Arbeit hat gezeigt, dass zwei Erweiterer im gelben Gen Genausdruck in genau diesem Muster erzeugen - steuert der Ader-Punkt-Erweiterer Reporter-Genausdruck in den 12 Punkten, und der Zwischenader-Schatten-Erweiterer steuert Reporter-Ausdruck in den 4 verschiedenen Flecken. Diese zwei Erweiterer sind auf Wnt Signalpfad antwortend, der durch ''den flügellosen'' Ausdruck an allen pigmented Positionen aktiviert wird. So, in der Evolution des komplizierten Pigmentationsphänotyps, hat das gelbe Pigment-Gen Erweiterer entwickelt, die auf das flügellose Signal und den flügellosen an neuen Positionen entwickelten Ausdruck antwortend sind, um neuartige Flügel-Muster zu erzeugen.

Links

• TFSEARCH
• JASPAR