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Gene Co-option (Recruitment)

1990
  • Susumu Ohno
  • Joram Piatigorsky
  • Graeme Wistow
Laboratory scene depicting gene co-option in evolutionary genetics research.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

Gene co-option, or gene recruitment, is the evolutionary process where a gene or network of genes is employed for a new function, often in a different developmental context. This is a primary mechanism for the evolution of novel traits without requiring the creation of new genes. For example, crystallins, the transparent structural proteins of the eye lens, were co-opted from metabolic enzymes.

유전자 전용은 진화가 엔지니어가 아닌 '장난꾸러기'와 같다는 것을 보여주는 강력한 예시입니다. 진화는 새로운 구성 요소를 처음부터 설계하는 대신 기존 구성 요소를 재활용합니다. 분자 메커니즘은 종종 유전자의 시스 조절 요소(CRE)의 변화를 수반합니다. 예를 들어, CRE의 돌연변이는 이전에는 간에서만 발현되던 유전자가 발달 중인 피부 세포에서도 발현되도록 만들 수 있습니다. 이러한 새로운 발현 패턴이 어떤 이점을 제공한다면, 그 패턴은 선택될 수 있습니다. 단백질 자체는 처음에는 변할 필요가 없습니다. 새로운 위치와 맥락이 단백질에 새로운 기능을 부여하기 때문입니다.

The case of lens crystallins is a classic example. Research in the 1980s by Piatigorsky and Wistow showed that many crystallin proteins were either identical or closely related to common metabolic enzymes like lactate dehydrogenase and argininosuccinate lyase. These enzymes were already present in cells and happened to have properties—stability and solubility at high concentrations—that made them suitable for forming a transparent, refractive lens. A regulatory mutation led to their massive over-expression in the developing eye, co-opting them for a new structural role. Another famous example is the co-option of the Distal-less gene, used for appendage development, to pattern eyespots on butterfly wings.

UNESCO Nomenclature: 2411
진화

유형

추상 시스템

분열

상당한

용법

널리 사용됨

전구체

  • 오노 스스무의 유전자 복제에 의한 진화론
  • 스티븐 제이 굴드와 엘리자베스 브르바의 외적응 개념
  • 야콥-모노드 유전자 조절 모델(오페론)
  • 단백질 서열 분석 및 생화학 분야의 발전
  • 시스 조절 요소의 발견

응용 프로그램

  • 깃털, 사지, 눈과 같은 새로운 생물학적 구조의 기원을 설명합니다.
  • 뱀의 소화 효소로부터 독이 어떻게 진화했는지 이해하기
  • 합성 생물학은 기존 유전자 회로에 새로운 기능을 도입하는 기술입니다.
  • 단백질이 어떻게 여러 기능을 수행할 수 있는지(다기능)를 이해함으로써 신약 개발을 촉진할 수 있습니다.
  • 복잡한 형질의 진화 역사를 추적하다

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

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관련 용어: 유전자 전용, 모집, 적응 외적응, 크리스탈린, 진화, 새로운 형질, 유전자 조절, 시스 조절 요소, 원위부 결손, 진화발달.

역사적 맥락

Gene Co-option (Recruitment)

1983
1987
1990
1990
1990
1997
2000
1979
1983
1988
1990
1990
1997
2000
2008

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

관련 발명, 혁신 및 기술 원칙

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