通过影响蛋白质序列的变化，调控区的改变对于有机体的进化起到了重要作用。有关酵母的发现如今表明，启动区变异的衔接重复（TR）序列是之前未被发现的导致转录水平差异的原因。这一机制可能对基因表达的进化作出了实质性的贡献。
尽管许多TR都发生在基因间，但它们同时亦存在于编码和调控区。美国马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的Marcelo D. Vinces和同事发现，经过测序的酿酒酵母菌株中有25%的启动区包含有1个或者多个TR，并且许多启动区的TR在不同的酿酒酵母菌株之间拥有不同数量的重复单元。他们估计，与非重复序列中的插入—删除和点突变相比，TR发生变异的频率要高出40倍。
那么发生在TR中的变异会影响基因表达吗？研究人员发现，与启动区缺乏TR的基因相比，启动区包含TR的直向同源基因在转录活性上表现出了更高的趋异。此外，在表达下降后，利用改造基因构造从而增加启动区TR的重复单元数量的实验增加了一个分离点的基因表达。对于SDT1基因——能够赋予核苷类似物以抗性——而言，变化启动区中的重复单元数量具有功能性结果，即把TR长度的差异与细胞的生长能力差异联系起来。
研究人员同时提供了有力的证据，表明启动区TR可变性在进化能力中扮演了一个角色。使用两个选择标记中的一个标记被置于包含TR的启动区的下游的菌株，他们在为了增加标记表达的几轮选择后便观察到TR长度的变化。对这两种标记而言，具有13个重复单元的TR更受到偏爱——符合大多数高度表达的基因工程结构。当相同菌株在没有选择的情况下生长时，在TR长度上仅看到了更少的变化，同时那些发生的变化则表现出了一个有关长度的更广泛的分布状态。此外，利用一种类似的、不重复的序列替代TR排除了伴随增加的表达所出现的突变。
TR长度的可变性如何影响转录呢？在研究人员鉴定的1455种包含TR的启动区中，113种包含关于转录因子的已知捆绑位点。研究人员强调了一种情况，即对于转录因子的捆绑位点的数量被TR的长度所改变，因此可能对转录水平产生影响。然而，一个可供选择的解释是需要那些没有包含转录因子捆绑位点的TR。大多数启动区TR位于起始密码子上游的200 bp，符合没有核小体的启动区区域——这一观测结果促使研究人员推断，TR影响了核小体的位置。作为对此的支持，删除SDT1的TR导致在这一区域核小体捆绑的增加，同时影响下游核小体的位置。研究人员在最近出版的美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。
由于它们发生得很频繁，并且具有很高的突变速度，包含TR的启动区具有为基因表达的进化能力充分作贡献的潜力。Vinces和同事提出，这种进化的模式或许发生在更高级的真核细胞中，并且特别适用于那些与环境响应有关的基因。（生物谷Bioon.com）
生物谷推荐原始出处：
Science 29 May 2009:DOI: 10.1126/science.1170097
Unstable Tandem Repeats in Promoters Confer Transcriptional Evolvability
Marcelo D. Vinces,1,2,3,* Matthieu Legendre,1,4,* Marina Caldara,1 Masaki Hagihara,5 Kevin J. Verstrepen1,2,3,
Relative to most regions of the genome, tandemly repeated DNA sequences display a greater propensity to mutate. A search for tandem repeats in the Saccharomyces cerevisiae genome revealed that the nucleosome-free region directly upstream of genes (the promoter region) is enriched in repeats. As many as 25% of all gene promoters contain tandem repeat sequences. Genes driven by these repeat-containing promoters show significantly higher rates of transcriptional divergence. Variations in repeat length result in changes in expression and local nucleosome positioning. Tandem repeats are variable elements in promoters that may facilitate evolutionary tuning of gene expression by affecting local chromatin structure.
1 FAS Center for Systems Biology, Harvard University, 52 Oxford Street, Cambridge, MA 02138, USA.
2 Laboratory for Systems Biology, Flanders Institute for Biotechnology (VIB), Katholieke Universiteit Leuven (K.U. Leuven), B-3001 Heverlee, Belgium.
3 Genetics and Genomics Group, Centre of Microbial and Plant Genetics (CMPG), K.U. Leuven, Gaston Geenslaan 1, B-3001 Leuven (Heverlee), Belgium.
4 Structural and Genomic Information Laboratory, CNRS-UPR 2589, IFR-88, Université de la Méditerranée Parc Scientifique de Luminy, Avenue de Luminy, FR-13288 Marseille, France.
5 The Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University, 8-1 Mihogaoka, Ibaraki, 567-0047, Japan.
