Le règlement de gène détermine des différences de humain-chimpanzé

Les vastes différences entre les êtres humains et les chimpanzés sont dues davantage des changements de règlement de gène que les différences en différents gènes elles-mêmes, chercheurs de Yale, l'Université de Chicago, et l'institut de Walter et d'Eliza Hall en Australie, discutent dans la question du 9 mars 2006 de la nature de tourillon.

Les scientifiques fournissent la preuve neuve puissante pour une théorie de 30 ans, proposée dans un papier classique de roi et d'Allan Wilson de Mary-Claire de Berkeley. Que le papier 1975 a documenté la similitude de 99 pour cent des gènes des êtres humains et des chimpanzés et a proposé que règlement modifié de gène, plutôt que change dans le codage, pourrait expliquer comment tellement peu d'altérations génétiques pourraient produire les différences anatomiques et comportementales larges entre les deux.

Utilisant la technologie nouvelle de gène-choix pour mesurer l'ampleur de l'expression du gène dans les milliers de gènes simultanément, cette étude prouve que comme les êtres humains ont divergé de leurs ancêtres de singe pendant cinq dernières millions d'années, les gènes pour les facteurs de transcription - quel contrôle l'expression d'autres gènes - étaient quatre fois aussi susceptibles d'avoir changé leurs propres configurations d'expression comme les gènes qu'elles règlent.

Puisqu'elles influencent l'activité de beaucoup d'objectifs génétiques « en aval », les petits changements dans l'expression de ces gènes de réglementation peuvent avoir un énorme choc.

« Quand nous avons regardé l'expression du gène, nous avons trouvé assez des petits changements pendant 65 millions d'années du macaque, de l'orang-outan, et de l'évolution de chimpanzé, » a dit l'étude l'auteur Yoav Gilad, Ph.D., professeur adjoint de génétique humaine à l'Université de Chicago, « suivi de l'évolution rapide, le long de cinq millions d'années de la lignée humaine, qui était concentrée sur ces groupes spécifiques de gènes. Cette évolution rapide dans des facteurs de transcription s'est produite seulement chez l'homme. »

« Pendant 30 années où les scientifiques ont soupçonné que le règlement de gène ait joué un rôle central dans l'évolution humaine, » a dit la zone blanche de Kevin, le Ph.D., le professeur agrégé de la génétique et l'écologie et l'évolution à Yale et à auteur supérieur de l'étude. « En plus de support de prêt à l'idée qui change dans le règlement de gène sont une partie fondamentale de notre histoire évolutionnaire, ces résultats neufs aident à définir exact qui les facteurs de déclenchement peuvent être importants, au moins en certains tissus. Ceci aide ouvert la trappe de dissection fonctionnelle du rôle du règlement de gène pendant l'évolution des êtres humains modernes. »

Pour mesurer des changements d'expression du gène des espèces différentes, la zone blanche et le Gilad ont développé le premier choix multiespèces de gène. Ceci leur a permis de comparer le niveau de l'expression de plus de 1.000 gènes entre les êtres humains, les chimpanzés, les orangs-outans et les macaques de rhésus - représentation d'environ 70 millions d'ans d'évolution. Pour rendre les échantillons comparables, les chercheurs ont étudié le tissu du foie - une des sources les plus homogènes - de cinq mâles adultes de chacune des quatre substances.

Ils ont concentré leur recherche sur des niveaux d'expression de deux ensembles de gènes, de ceux qui sont restés en grande partie sans modification en travers de chacune des quatre substances, de proposer qu'il y ait eu peu de chambre - ou besoin - d'amélioration, et de ceux qui ont changé le plus spectaculaire, habituellement dans la lignée humaine - un signe des incitations puissantes de s'adapter à un environnement en cours d'évolution.

Des 1.056 gènes de chacune des quatre substances, 60 pour cent ont eu les niveaux d'expression assez cohérents en travers de chacune des quatre substances. « Les niveaux d'expression de ces gènes semblent être demeurés continuels pendant environ 70 millions d'années, » les auteurs ont écrit, « proposant que leur règlement soit sous la contrainte évolutionnaire. »

Plusieurs de ces gènes sont impliqués dans des processus cellulaires fondamentaux. Les auteurs proposent que cela la modification du règlement de ces gènes principaux et antiques puisse être nuisible. En fait, cinq des 100 gènes les plus stables ont modifié des niveaux d'expression dans le cancer de foie.

Quand ils ont également recherché les gènes humains avec des niveaux d'expression sensiblement plus élevés ou plus bas, ils ont trouvé 14 gènes avec l'expression accrue et cinq avec l'expression diminuée. Tandis que seulement dix pour cent des gènes dans tout le choix étaient des facteurs de transcription, 42 pour cent de ceux avec l'expression accrue chez l'homme étaient. Aucun de ceux avec l'expression inférieure n'était des facteurs de transcription. Cette configuration, les auteurs note, est compatible avec « le choix directionnel. »

Les études précédentes ont constaté que plusieurs de ces mêmes gènes ont également évolué rapidement chez l'homme, l'accumulation change dans leur séquence programmée ainsi que dans des régimes d'expression. « Ensemble, » ils ajoutent, de « augmenter ces découvertes la possibilité que le fonctionnement et le règlement des facteurs de transcription ont été considérablement modifiés dans la lignée humaine. »

C'est très un moyen efficace d'apporter des évolutions importantes avec l'effort très petit, selon Gilad. En modifiant des facteurs de transcription, le réseau de réglementation entier peut changer avec très peu de mutations, augmentant le choc et réduisant à un minimum le risque.

« L'importante question, » il a dit, « est pourquoi sont les êtres humains si différents ? Quel tri des changements de l'environnement ou du mode de vie piloterait une variation si rapide dans l'expression des gènes - dans ce cas dans le foie - chez l'homme et dans aucun autre primate ? »

Une partie de la réponse, il soupçonne, est altération rapide dans le régime, lié probablement à l'acquisition de l'incendie et à la préférence apparaissante pour des aliment cuits. « Aucun autre animal ne se fonde sur des aliment cuits, » il a dit. « Peut-être quelque chose dans le procédé de cuisson a modifié les conditions biochimiques pour que l'accès maximal aux éléments nutritifs ainsi que la nécessité traite les toxines naturelles trouvées en aliments végétaux de végétal et animal. »

C'est juste le premier d'une suite d'études assimilées, a dit Gilad, qui regardera des changements d'expression du gène au-dessus de temps évolutionnaire. Les prochaines opérations sont de regarder de plus grands choix de gènes et de se concentrer sur d'autres types de tissu.