Articles /

7.15A: Rodiny genů

Klíčové pojmy

  • fylogenetické:
  • sekundární struktura:

Genová rodina je soubor několika podobných genů, které vznikly duplikací jednoho původního genu a které mají obvykle podobné biochemické funkce. Jednou z takových rodin jsou geny pro lidské podjednotky hemoglobinu. Těchto 10 genů se nachází ve dvou shlucích na různých chromozomech, které se nazývají α-globinové a β-globinové lokusy. Geny jsou rozděleny do rodin na základě společných nukleotidových nebo proteinových sekvencí. Jako přísnější test lze použít fylogenetické techniky. Na základě polohy exonů v kódující sekvenci lze usuzovat na společný původ. Znalost sekvence proteinu kódovaného genem může vědcům umožnit použít metody, které najdou podobnosti mezi sekvencemi proteinů, které poskytují více informací než podobnosti nebo rozdíly mezi sekvencemi DNA. Znalost sekundární struktury proteinu navíc poskytuje další informace o původu, protože uspořádání sekundárních strukturních prvků by pravděpodobně zůstalo zachováno, i kdyby se sekvence aminokyselin výrazně změnila.

Obrázek: Evoluce rodiny genů: Nerovnoměrné křížení vytváří genové rodiny. Levá strana znázorňuje událost nerovnoměrného křížení a dva produkty, které vznikají. Jeden produkt je odstraněn a druhý je duplikován pro stejnou oblast. V tomto příkladu obsahuje duplikovaná oblast druhou kompletní kopii jednoho genu (B). Pravá strana znázorňuje druhé kolo nerovnoměrného křížení, ke kterému může dojít v genomu, který je homozygotem původního duplikovaného chromozomu. V tomto případě došlo ke křížení mezi dvěma kopiemi původního genu. Zobrazen je pouze duplikovaný produkt vzniklý touto událostí. Postupem času se tři kopie genu B mohou rozrůznit do tří odlišných funkčních jednotek (B1, B2 a B3) rodinného shluku genů.

Tyto metody se často opírají o předpovědi založené na sekvenci DNA. Pokud geny genové rodiny kódují proteiny, často se používá termín proteinová rodina obdobně jako genová rodina. Rozšíření nebo zúžení genových rodin podél určité linie může být způsobeno náhodou nebo může být výsledkem přírodního výběru. Rozlišit tyto dva případy je v praxi často obtížné. Nejnovější práce využívají kombinaci statistických modelů a algoritmických technik k odhalení genových rodin, které jsou pod vlivem přírodního výběru.

Naproti tomu genové komplexy jsou jednoduše těsně spojené skupiny genů, často vytvořené pomocí genové duplikace (někdy nazývané segmentální duplikace, pokud duplikáty zůstávají vedle sebe). Zde má každý gen podobnou, i když mírně odlišnou funkci.

Leave a Reply