Innovation of heterochromatin functions drives rapid evolution of essential ZAD-ZNF genes in Drosophila.
Innovation of heterochromatin functions drives rapid evolution of essential ZAD-ZNF genes in Drosophila.
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异染色质功能的创新驱动果蝇中必不可少的ZAD-ZNF基因的快速演变。
DOI：
10.7554/elife.63368
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发表时间：
2020-11-10
期刊：
影响因子：
7.7
通讯作者：
Malik HS
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kasinathan B;Colmenares SU 3rd;McConnell H;Young JM;Karpen GH;Malik HS
与教条相反，进化上年轻而充满活力的基因可以编码必要的功能。我们发现，进化动态的ZAD-ZNF基因编码了最丰富的一类昆虫转录因子，比起古老的保守的ZAD-ZNF基因，它更有可能编码果蝇的基本功能。我们关注的是Nicknack ZAD-ZNF基因，它在进化上很年轻，在果蝇物种中保留很少，在强烈的正向选择下进化。然而，我们发现它是黑腹潜蝇幼虫发育所必需的。我们发现，icknack编码一个异染色质定位蛋白，就像它的Paralog Oddjob一样，也是一个进化上动态但必不可少的ZAD-ZNF基因。我们发现，发散的仿生杜鹃Nicknack蛋白仍然可以定位于黑腹杜鹃的异染色质，并挽救雌性的生存能力，但不能拯救雄性的Nicknack缺失的黑腹杜鹃。我们的发现表明，对快速变化的异染色质功能的创新可能总体上解释了昆虫中许多进化动态的ZAD-ZNF基因的重要性。
Contrary to dogma, evolutionarily young and dynamic genes can encode essential functions. We find that evolutionarily dynamic ZAD-ZNF genes, which encode the most abundant class of insect transcription factors, are more likely to encode essential functions in Drosophila melanogaster than ancient, conserved ZAD-ZNF genes. We focus on the Nicknack ZAD-ZNF gene, which is evolutionarily young, poorly retained in Drosophila species, and evolves under strong positive selection. Yet we find that it is necessary for larval development in D. melanogaster. We show that Nicknack encodes a heterochromatin-localizing protein like its paralog Oddjob, also an evolutionarily dynamic yet essential ZAD-ZNF gene. We find that the divergent D. simulans Nicknack protein can still localize to D. melanogaster heterochromatin and rescue viability of female but not male Nicknack-null D. melanogaster. Our findings suggest that innovation for rapidly changing heterochromatin functions might generally explain the essentiality of many evolutionarily dynamic ZAD-ZNF genes in insects.
DOI：
10.1534/g3.117.300289
发表时间：
2018-01-04
期刊：
G3 (Bethesda, Md.)
影响因子：
--
作者：
Kahsai L;Cook KR
通讯作者：
Cook KR