Small regulatory RNAs have arisen as the most crucial class of regulatory elements that drove complexity in the evolution of plants and animals. Their nature that controls their targets by simple sequence complementarity allowed them to introduce hugely diverse biological characteristics in relatively short time of evolution. While the origins of plant microRNA (miRNA) and siRNA have been hypothesized and slightly validated by several scientists, those of animal’s are barely studied yet due to their somewhat indiscriminating recognition of targets. In this study, I examine how many animal miRNAs have been emerged according to hypothesized scenarios. Inverted repeat duplicated from target gene and random sequences introduced by transposable elements are the well-known hypothetic origin of plant miRNA. As transposable elements’(TE) being a reservoir of regulatory element shuffling, TE can give another consequence for de novo miRNA-mRNA pair formation: 3’UTR region of a coding gene is contaminated, then an instance of TE is evolved into a miRNA gene. Recently, pseudogene-derived siRNA is also begun to be thought as a intermediate stage to complete miRNA gene. A miRNA gene might be generated by evolution of the hpRNA that had encoded an endogenous siRNA. I discover small RNA loci that are identifiable as evolved by the scenarios in the genomes of twelve Drosophila clades. My study presents several refined computational methods, for identifying and testing potential genes for the hypotheses, which is tuned to work with the animal genome. Also, this study clarifies that the gene duplication mechanisms have been important to emergence of new miRNA genes in the animal genome.
작은 조절 RNA는 근래 식물과 동물의 진화에서 복잡도를 형성한 중요한 유전자 조절 요소로 떠올랐다. 간단한 서열 상보성으로 대상을 인식한다는 특징은 비교적 짧은 진화 과정 동안 매우 다양한 생물학적 특성을 만들어 내는 데 큰 역할을 했다. 식물의 마이크로RNA (miRNA)와 siRNA의 진화적 발생 기원은 몇 가지 가설과 그의 검증이 어느 정도 이루어져 왔지만, 동물 작은 RNA의 기원은 식물의 것과는 다른 대상 인식 특성 때문에 거의 연구되지 않아왔다. 이 연구에서는 동물 miRNA의 진화적 기원에 대한 가설을 세우고 그에 해당하는 신생 miRNA 유전자들을 찾아 본다. 대상 유전자에서 뒤집혀 복사되는 과정과 전이 인자 (TE)에 의한 무작위적 서열 형성은 식물 miRNA의 기원에서 중요한 역할을 했다고 이미 알려져 있다. 유전자 조절이 변화하는 주요 원천 저장소 중의 하나로 TE가 새로운 miRNA-mRNA 간 관계를 새로이 형성한다는 것도 있을 법한 시나리오다. 단백질을 코딩하는 유전자의 3’UTR 지역이 TE에 오염된 다음, 한 TE 복사본이 전사에 필요한 요소를 갖춰 miRNA 유전자로 변화하는 순서이다. 또한, 최근에는 위(僞) 유전자에서 생성되는 siRNA가 완전한 miRNA 유전자로 가는 중간 단계로도 생각되기 시작했다. 바로, 내생 siRNA를 코딩하고 있던 hpRNA가 진화를 거듭해 miRNA 유전자로 변화한다는 가설이다. 이 연구에서는 12가지 초파리속 종들의 유전체를 비교하여 앞에서 설명한 여러 가설 과정을 통해 진화한 것으로 확인되는 작은 RNA 유전자를 탐색한다. 이 연구는 이런 유전자를 탐색하기 위한 계산적인 방법을 동물 유전체에서도 동작하도록 조절하여 소개하며, 유전자 복제 기전이 동물 유전체에서 새로운 miRNA가 등장하는 데에도 중요한 역할을 했다는 것을 확인한다.
