基因组结构塑造了果蝇和小鼠中冗余增强子的进化起源

影子增强子是由一组 DNA 调控元件构成的，这些元件共同控制同一个靶基因，并驱动重叠的表达模式。大规模调查发现，影子增强子控制着动物基因组中大多数发育相关基因。影子增强子的起源方式及其后续演化过程，可能进一步揭示其调控逻辑和作用机制。为探究影子增强子的进化起源，我们在果蝇黑腹果蝇和小鼠基因组中搜索了三种形成机制的序列特征：已有增强子的复制、转座元件（TE）挪用，以及 TE 介导的祖先调控元件分裂。利用 420 组果蝇影子增强子集合和 9,051 组小鼠影子增强子集合，我们发现，在 18.3% 的果蝇影子增强子集合和 33.9% 的小鼠集合中存在可检测的复制证据。复制特征在较大的影子增强子集合中更为常见，这表明重复复制可扩展调控景观。两种物种中都存在来源于 TE 的增强子，但相较于单个增强子，这类元件在影子增强子中并未显著富集，说明 TE 挪用更多地参与了一般性的增强子演化，而非优先生成冗余的增强子架构。最后，TE 介导的增强子分裂在两个基因组中都较为罕见。这些结果表明，影子增强子的形成机制具有异质性，反映了复制、TE 挪用及其他机制的混合贡献，而这些贡献又受到基因组结构和进化时间的影响。因此，我们发现，重叠的调控功能可以通过多条进化路径产生，而形成机制能够影响但并不严格决定所形成增强子集合的调控逻辑。

影子增强子是由一组 DNA 调控元件构成的，它们共同控制同一个靶基因并驱动重叠的表达模式。大规模调查发现，影子增强子控制着动物基因组中大多数发育相关基因。影子增强子的起源方式及其后续演化过程，或可进一步阐明其调控逻辑与作用机制。为探究影子增强子的进化起源，我们在黑腹果蝇和小鼠基因组中检索了三种形成机制的序列特征：既有增强子的复制、转座元件（TE）协同征用，以及 TE 介导的祖先调控元件拆分。利用 420 组果蝇影子增强子集合和 9,051 组小鼠影子增强子集合，我们发现，在 18.3% 的果蝇影子增强子集合和 33.9% 的小鼠集合中可检测到复制证据。复制特征在更大的影子增强子集合中更为常见，提示重复复制可扩展调控景观。TE 来源的增强子在两种物种中均存在，但与单独增强子相比，它们在影子增强子中并未富集，说明 TE 协同征用总体上有助于增强子演化，而非特异性地生成冗余的增强子架构。最后，TE 介导的增强子拆分在两种基因组中都很少见。以上结果表明，影子增强子的形成在机制上具有异质性，反映了复制、TE 协同征用及其他机制的混合贡献，而这些贡献又受到基因组架构和进化时间的影响。因此，我们发现，重叠的调控功能可以通过多种进化路径产生，而形成机制能够影响，但并不严格决定，最终增强子集合的调控逻辑。

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🏷️ 影子增强子 增强子复制 转座元件 调控元件进化 基因组结构