13.5: 多種保存配列

多くの異なる種間で保存されているヌクレオチド配列は、多種保存配列と呼ばれます。

例えば、ヒト、ラット、マウスの間には、これら3つの種が共通の哺乳類の祖先から分岐して以来、変化していない何千ものDNAセグメントがあります。

これらの保存された配列のごく一部はRNAまたはタンパク質をコードしていますが、大多数は非コードDNA配列であり、保存された非遺伝子配列またはCNGとも呼ばれます。例えば、ヒトやマウスのゲノム保存配列のうち、機能的な転写産物を産生するのは3分の1に過ぎず、残りの3分の2はCNGです。

CNGの長さは約50〜200ヌクレオチドで、ゲノムの遺伝子間領域、遺伝子内のイントロン、またはRNA転写産物の非翻訳領域に見られます。

これらの配列の一部は、系統間で非常に保存されているため、超保存された配列と呼ばれます。ヒト、ラット、マウスのゲノム間には5000以上の超保存された配列があり、それぞれの長さは約100塩基です。

系統間での数百万年にわたる配列の保存は、複数種に保存された配列が生存にとって重要であることを示しています。しかし、保存された配列のほとんどはタンパク質をコードしていないため、その機能はまだ謎のままです。

このような保存された配列は、以下のいくつかの機能を持つと推測されます。まず、これらの配列は、転写機構に結合し、遺伝子発現のレベルを制御するエンハンサーまたはサイレンサーとして機能する可能性があります。

次に、保存された配列は、プレmRNAの成熟と安定性を調節する長いノンコーディングRNAに転写される可能性があります。

第三に、これらの配列は染色体間の機能的相互作用を可能にし、核内の異なる遺伝子発現パターンを持つ染色体領域を定義するのに役立つ可能性があります
複数種が保存された配列における稀な突然変異は、通常、新種の進化における重要なステップを表しています。

例えば、霊長類のゲノムは、神経発達遺伝子の近くで高度に保存された特定の配列を含んでいます。約600万年前、これらの保存された配列は、ヒトの系統の進化につながる例外的な速度でヌクレオチド変化を受けました。

これらの領域は、Human Accelerated Regions(HAR)と呼ばれ、脳の発達と認知機能の改善の重要な段階に関与しています。