A new study on dogs found that chromatin's spatial structure has a significant role in the evolution of social behavior. Chromatin, the compact form of DNA, not only packages genetic material but also plays a crucial role in gene regulation. This study demonstrates that both the linear sequence of DNA and its three-dimensional configuration are linked to friendly behavior shaped by dog domestication, providing new insights into the molecular mechanisms underlying social traits.
Behavioral traits such as sociability are influenced by numerous genes, their interactions, environmental factors, and individual life experiences.
Because the effect of a single gene is difficult to detect, it made headlines when in 2017, Dr. Bridgett vonHoldt, a professor at Princeton University, and her team identified specific elements in the GTF2I gene in dogs, linked to Williams-Beuren syndrome (WB) in humans, characterized by hypersociability, extreme friendliness, and craniofacial abnormalities. The findings suggested that
the selection for increased friendliness in dogs involved changes in the GTF2I gene.
"This gene plays a role in neural development and pathways related to anxiety and sociability and is likely a key determinant of the friendly behavior shaped by domestication. In our current study, we aimed to investigate how genetic variants influence the 3D structure of the DNA containing this gene," says vonHoldt, lead author of the publication in BMC Genomics. "The GTF2I gene has several variants, with the ancient, wolf-like variant found in three out of ten individuals. We were curious about how the ancient and more modern variants precisely affect gene function." The gene variants originate from retrotransposons, which are mobile, self-multiplying DNA elements.
The researchers examined an intronic section of the gene, which does not produce a gene product but likely influences chromatin—the complex of DNA and proteins that make up chromosomes—spatial structure and causes differences in gene expression.
They relied on brain tissue samples from dogs provided by the ELTE University’s Canine Brain and Tissue Bank in Budapest.
"Brainstem samples were collected from pet dogs euthanized for medical reasons and donated for research. We included only dogs without major nervous system illnesses," explains Dr. Eniko Kubinyi, head of the Department of Ethology at ELTE, who established the bank with geneticist Dr. Sára Sándor and veterinarian Dr. Kálmán Czeibert andmaintains it with grants from the Hungarian Academy of Sciences. "The examined gene regulates the expression of other genes, so its expression is expected throughout the brain."
The study found that the ancient and modern variants of GTF2I affect the chromatin loop shape differently.
"Novel regulatory DNA segments caused by retrotransposon insertions are generally eliminated from the genome. Interestingly, within an intron of the GTF2I gene, the ancient wolf genome largely co-opts the inserted segment, while the modern dog genome rejects it. The presence or absence of this retrotransposon is associated with altered 3D chromatin structure at GTF2I, with possible downstream impacts on pathways regulating the extra-cellular matrix and GTF2I splicing. This is similar to the humans’ case, where many WB patients have cranio-facial abnormalities explained by extra-cellular matrix anomalies and altered GTF2I function. Essentially, we report putative molecular convergence between hyper-social behaviour in dogs and human Williams-Beuren syndrome," emphasizes Dr. Dhriti Tandon, the first author of the study.
When certain species preserve the same mutation while others do not—as seen in the difference between wolves and dogs—the regulatory effect is likely evolutionarily significant. In the absence of retrotransposons, a DNA loop present in wolves does not form in dogs, which may explain some of the differences in neurocognitive profiles and hence social behaviors between the two species.
The researchers hope that their results will highlight that not only the genomic base sequence, but also its 3D structure, influences behaviour.
Funding: The study was partly supported by the Hungarian Academy of Sciences via a grant to the MTA-ELTE ‘Lendület/Momentum’ Companion Animal Research Group (grant no. PH1404/21) and the National Brain Programme 3.0 (NAP2022-I-3/2022), and the Animal Behavior Society: Student Research Grant.
Cover made by Vanda Molnár
Рекомендуем посетить:
Федеральное агентство по делам молодёжи (Росмолодёжь)
Десятилетие науки и технологий
Федеральный портал "Российское образование"
Электронный банк заданий для оценки функциональной грамотности
Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов
Навигатор для современных родителей "Растим детей"
Проект "Школа Минпросвещения России"
Уважаемые коллеги!
В рамках подготовки обращений в Министерство науки и высшего образования Российской Федерации принимаем предложения по внесению дополнений и изменений в федеральные программы:
Федеральную научно-техническую программу развития генетических технологий на 2019-2030 годы, утвержденную постановлением Правительства Российской Федерации от 22 апреля 2019 года № 479, Федеральную научно-техническую программу развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на период до 2030 года и дальнейшую перспективу, утвержденную постановлением Правительства Российской Федерации от 16 марта 2020 года №287.
Предложения принимаются на электронную почту sci-idea@mail.ru
АКТУАЛЬНО
17−19 декабря 2024 года
Белорусский государственный университет
Пятая международная научная конференция
«Математическое моделирование и дифференциальные уравнения»,
посвященная столетию со дня рождения Е.А. Иванова и Н.И. Бриша
11 декабря 2024 г.
Витебский государственный университет имени П.М. Машерова (Республика Беларусь)
Международный круглый стол «Психология: рефлексия настоящего в контексте будущего»
Целевое обучение в организациях высшего образования
Молодые ученые (достижения и поддержка)
Федеральный институт педагогических измерений:
видеоконсультации разработчиков КИМ ЕГЭ
Обучающие мероприятия для родителей
Единая информационная система проведения конкурсов на замещение должностей научных работников
Портал госслужбы (вакансии и кадровый резерв в федеральных и региональных органах власти)
Обсуждение проектов нормативных правовых актов
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН от 29 декабря 2012 года № 273-ФЗ
"Об образовании в Российской Федерации"
Комментарий к Федеральному закону "Об образовании в Российской Федерации"
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН от 23 августа 1996 года № 127-ФЗ
"О науке и государственной научно-технической политике"
УКАЗ ПРЕЗИДЕНТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 28 февраля 2024 года № 145
"О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации"
ПОСТАНОВЛЕНИЕ ПРАВИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 29 марта 2019 года № 377
ПОСТАНОВЛЕНИЕ ПРАВИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 26 декабря 2017 года № 1642
"Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Развитие образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 18 мая 2023 года № 370
"Об утверждении федеральной образовательной программы основного общего образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 18 мая 2023 года № 372
"Об утверждении федеральной образовательной программы начального общего образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 18 мая 2023 года № 371
"Об утверждении федеральной образовательной программы среднего общего образования"
ОТЧЕТЫ. ДОКЛАДЫ. СТАТИСТИКА
Российский статистический ежегодник. 2023
Статистические сборники Высшей школы экономики
Наука. Технологии. Инновации. 2024
Индикаторы инновационной деятельности. 2024