Исследователи Института биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова, Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова (ИПЭЭ РАН), Всероссийского научно-исследовательский института рыбного хозяйства и океанографии и Института биологии развития им. Н.К.Кольцова впервые описали три паралога гена Foxg1 у древнейшего из ныне живущих представителей позвоночных – речной миноги.
Ранее считалось, что у большинства позвоночных и их ближайших родственников есть только один ген foxg1, который является молекулярным маркером переднего мозга и связанных с ним структур. Однако результаты исследования, опубликованные в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology, показали, что у миног – представителей древнейшей группы позвоночных – есть несколько копий этого гена.
Для определения родства этих генов у миног и других групп позвоночных были проведены различные сравнительные исследования этих генов у миног и другого древнего представителя позвоночных – стерляди. Анализ экспрессии генов foxg1 показал, что у миног все три гена экспрессируются в конечном мозге, хотя паттерны их экспрессии различаются, а у стерляди – только один ген foxg1a.
Таким образом, наличие одного гена foxg1 у высших позвоночных не является общим для всех позвоночных. У древних групп, таких как хрящевые, осетровые и костные рыбы, обычно есть три гена foxg1. У некоторых представителей этих групп их осталось два, а у костистых рыб, которые прошли дополнительную геномную дупликацию, – четыре.
Обнаруженная экспрессия генов foxg1 в переднеголовных структурах, сенсорных органах и черепных нервах у миног и челюстноротых может указывать на их важную роль в формировании плана строения морфологических признаков позвоночных.
Исследователями были предложены две гипотезы: появление трех паралогов foxg1 у бесчелюстных и челюстноротых могло произойти либо в результате двух раундов дупликации генома общего предка позвоночных (гипотеза 2R), либо в результате первого общего раунда с последующими независимыми полиплоидизациями в двух эволюционных линиях (1R гипотеза).
Данные опубликованной статьи: Galina V. Ermakova, Alexander V. Kucheryavyy, Nikolay S. Mugue, Aleksandr V. Mischenko, Andrey G. Zaraisky, Andrey V. Bayramov, Three foxg1 paralogues in lampreys and gnathostomes—brothers or cousins? Front. Cell Dev. Biol., 02 January 2024Sec. Evolutionary Developmental BiologyVolume 11 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fcell.2023.1321317