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专化组织常通过重新利用祖先基因而演化形成。组织特异性可变剪接（TS-AS）和组织特异性基因表达（TS-GE）被认为是促进组织特化的互补机制，但它们究竟提供了广泛可相互替代的解决方案，还是遵循彼此不同且受到约束的演化路径，仍是未知数。为回答这一问题，我们比较了8种同源组织、20个两侧对称动物物种以及7,178个祖先基因家族中的TS-AS和TS-GE，这些数据跨越了7亿年的演化历史。两种机制的普遍程度相近，且二者共同影响了我们数据集中近四分之三的祖先基因家族。然而，在同一物种内，它们所作用的基因集合大多互不重叠，并呈现出对比鲜明的结构和功能。TS-AS通常作用于较长且富含外显子的基因，调节各组织共有的细胞内机制；而TS-GE则更倾向于在重复基因中演化，并影响定义组织特征的细胞外和细胞核过程。出乎意料的是，尽管TS-GE在整体上更加保守，但在脊椎动物和昆虫的起源阶段，神经特异性剪接新增事件的数量超过了表达新增事件，揭示了TS-AS对早期神经系统转录组多样化的重要贡献。外显子层面的直系同源关系重建进一步发现，在整个系统发育过程中，同一祖先基因中的神经特异性外显子发生了广泛的重复演化。重要的是，在果蝇中删除其中两个这样的微外显子会损害总体适合度，并导致神经系统相关表型，例如攀爬能力下降或活动过度。总之，我们的研究结果揭示了基因表达和可变剪接重新利用祖先……基因，并强调神经外显子的反复演化是神经系统中具有重要功能的贡献因素。
专化组织常通过重新利用祖先基因而演化形成。组织特异性可变剪接（TS-AS）和组织特异性基因表达（TS-GE）被认为是促进组织特化的互补机制，但它们究竟提供了广泛可相互替代的解决方案，还是遵循彼此不同且受到约束的演化路径，仍是未知数。为回答这一问题，我们比较了8种同源组织、20个两侧对称动物物种以及7,178个祖先基因家族中的TS-AS和TS-GE，这些数据跨越了7亿年的演化历史。两种机制的普遍程度相近，且二者共同影响了我们数据集中近四分之三的祖先基因家族。然而，在同一物种内，它们所作用的基因集合大多互不重叠，并呈现出对比鲜明的结构和功能。TS-AS通常作用于较长且富含外显子的基因，调节各组织共有的细胞内机制；而TS-GE则更倾向于在重复基因中演化，并影响定义组织特征的细胞外和细胞核过程。出乎意料的是，尽管TS-GE在整体上更加保守，但在脊椎动物和昆虫的起源阶段，神经特异性剪接新增事件的数量超过了表达新增事件，揭示了TS-AS对早期神经系统转录组多样化的重要贡献。外显子层面的直系同源关系重建进一步发现，在整个系统发育过程中，同一祖先基因中的神经特异性外显子发生了广泛的重复演化。重要的是，在果蝇中删除其中两个这样的微外显子会损害总体适合度，并导致神经系统相关表型，例如攀爬能力下降或活动过度。总之，我们的研究结果揭示了基因表达和可变剪接重新利用祖先……
基因，并强调神经外显子的反复演化是神经系统中具有重要功能的贡献因素。
作者声明不存在利益冲突。
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关键词：组织特异性可变剪接 · 组织特异性基因表达 · 祖先基因再利用 · 神经系统演化 · 微外显子 · 比较基因组学
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.05.749416v1?rss=1