Wann, wo und wie stark ein Gen exprimiert wird, wird in erster Linie durch die Interaktion von cis-regulatorischen DNA-Sequenzen mit transregulatorischen Transkriptionsfaktoren (TFs) gesteuert. Veränderungen der TF-Bindungsstellen tragen zu Krankheitszuständen, phänotypischer Vielfalt bei gesunden Individuen und divergierenden Phänotypen zwischen Arten bei. Trotz ihrer Bedeutung bleiben viele Fragen über die Art und Weise, in der cis-regulatorische DNA-Sequenzen TF-Bindung in transkriptionelle Aktivität übersetzen (Wittkopp und Kalay 2012). Die schnelle Entwicklung von Gelbverstärkern bietet uns eine hervorragende Gelegenheit, die Entwicklung von cis-regulatorischen Sequenzen zu untersuchen (Wittkopp et al. 2002; Gompel et al. 2005).
Verwendung von Reportergenen in D. melanogaster entdeckten wir, dass die Standorte von gewebespezifischen Enhancern des Pigmentierungsgens gelb die Positionen im Genom zwischen den Arten verändert haben (siehe Abbildung) (Kalay und Wittkopp 2010). Die Sequenzanalyse deutete darauf hin, dass dies eher auf den allmählichen Gewinn und Verlust von Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen als auf Duplikationen oder Umlagerungen zurückzuführen war. Dies ermöglicht es uns, diese Regionen zu verwenden, um DNA-Sequenz, TF-Bindung und cis-regulatorische Aktivität zwischen Sequenzen, die unabhängig voneinander die gleiche Funktion erworben haben, sowie zwischen orthologen DNA-Sequenzen, deren Funktionen divergiert haben, zu vergleichen.
Derzeit analysieren wir (1) Hefe-1-Hybrid-Daten, die TFs identifizieren, die an Spezies-spezifische Enhancer von Gelb binden, (2) Sequenzen lokalisieren, die für gewebespezifische Aktivität innerhalb jeder Enhancer-Region verantwortlich sind, und (3) Informationen aus dieser Arbeit verwenden, um Entwicklungsmechanismen aufzuklären, die die abdominale Musterung während der Puppenentwicklung steuern.