13.4: Synteny와 진화

Synteny and Evolution
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Synteny and Evolution
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02:31 min
April 07, 2021

Overview

존 H. 렌윅(John H. Renwick)은 1971년에 처음으로 “신테니(synteny)”라는 용어를 만들었는데, 이 용어는 유전적으로 연결되어 있지 않더라도 동일한 염색체에 존재하는 유전자를 나타냅니다. 공통 조상을 가진 종은 보존 된 syntenic region을 보여주는 경향이 있습니다. 따라서 synteny의 개념은 오늘날 종 간의 진화 관계를 설명하는 데 사용됩니다.

약 8천만 년 전, 인간과 생쥐의 혈통은 공통 조상에서 갈라져 나왔다. 진화 과정에서 조상의 염색체는 생쥐와 인간의 염색체로 진화하기 위해 여러 번의 재배열, 파손 및 융합 사건을 겪었습니다. 예를 들어, 조상 염색체가 인간과 생쥐 염색체로 진화하는 데 약 180개의 염색체 파괴 및 재결합 사건이 필요했습니다. 그러나 생쥐와 인간 모두의 염색체의 여러 영역은 공통된 유전자 순서 또는 공합체를 유지해 왔습니다. 예를 들어, 510,000개 이상의 마우스 염색체 12 염기쌍은 인간 염색체 14번과 syntenic 블록을 공유합니다. 미래에는 두 종 사이의 진화 거리가 증가 할 때 염색체 파괴 및 재결합 이벤트의 수가 증가하고 합성이 감소 할 것입니다.

영장류 조상 핵형

신테니 관계(synteny relation)와 DNA 염기서열 분석에 기초하여, 과학자들은 모든 영장류 조상의 핵형을 예측해왔다. 인간과 침팬지, 고릴라 및 기타 살아있는 영장류 종과 같은 다른 영장류 사이의 합성은 인간의 염색체가 여러 염색체 파괴 및 재결합 사건에 의해 조상 염색체에서 파생되었음을 보여줍니다. 이러한 대규모 염색체 재배열은 500만 년에 한 번 있는 것처럼 드뭅니다. 그러나 그것들이 발생할 때마다 새로운 종의 진화로 이어질 가능성이 가장 높습니다. 인간 염색체와 제안된 영장류 조상 핵형을 비교하면 몇 가지 염색체 재배열을 볼 수 있습니다. 예를 들어, 조상 염색체 9와 11의 융합은 인간 염색체 2를 형성했습니다. 또는 조상 염색체 14번과 21번과의 상호 전좌가 인간 염색체 12번과 22번의 진화로 이어졌다.

Transcript

고전적 용어로 Synteny는 같은 끈의 구슬처럼 같은 염색체에 존재하는 유전자를 나타냅니다.

예를 들어, 하나의 염색체에 유전자 A, B, C가 있는 X종을 생각해 보십시오. 이 유전자는 종 X에서 syntenic 이라고 합니다.

그런 다음 다른 염색체에 A1, B1 및 C1 대립유전자가 있는 다른 종 Y를 고려하십시오. 이 유전자는 또한 Y 종에서 syntenic 이라고 합니다.

진화론적 관점에서, synteny는 둘 이상의 다른 종의 염색체에서 유전자의 공동 국소화 현상을 나타냅니다.

그러므로, 유전자 A와 A1, B와 B1, C와 C1은 X와 Y라는 두 종 사이의 합성을 나타낸다.

또한, 유전자 A, B 및 C와 같이 둘 이상의 종에서 공통 염색체 영역에 존재하는 유전자는 보존된 syntenic segment 또는 conserved syntenic blocks를 나타냅니다.

진화 과정에서 종은 무작위 돌연변이를 겪고, 자연 선택에서 살아남고, 여러 혈통으로 진화하면서 대부분 많은 염색체에 걸쳐 보존된 syntenic blocks를 유지합니다.

예를 들어, 약 8,500만 년 전에 인간과 나무뒤쥐는 공통 포유류 조상을 공유했습니다. 수백만 년의 발산 이후에도 인간 10번 염색체의 긴 팔과 나무뒤쥐의 16번 염색체에 존재하는 여러 유전자는 일부 지역에서 보존된 합성을 보여줍니다.

이것은 조상 포유류 염색체가 나무 뒤쥐에서 염색체 16으로 진화했으며 인간에서는 염색체 10의 긴 팔로 진화했음을 나타냅니다.

알려진 모든 현생 영장류의 synteny 분석과 고해상도 DNA 데이터를 기반으로 과학자들은 이 모든 종의 공통 조상에 대한 핵형을 제안했습니다.

인간 염색체와 조상 염색체에서 나타난 일치하는 색상은 인간 염색체가 진화한 보존된 합성 블록과 조상 염색체를 나타냅니다.

이 조상의 염색체는 여러 차례의 염색체 재배열, 융합 또는 파괴를 거쳐 오늘날의 영장류 종으로의 다양성과 종분화를 촉진했을 것입니다.

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