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7.15A: Familias de genes

Términos clave

  • filogenético: De o relativo al desarrollo evolutivo de los organismos.
  • Estructura secundaria: La estructura tridimensional general de un biopolímero como el ADN o una proteína.

Una familia de genes es un conjunto de varios genes similares, formados por duplicación de un único gen original, que generalmente tienen funciones bioquímicas similares. Una de estas familias son los genes de las subunidades de la hemoglobina humana. Los 10 genes se encuentran en dos grupos en cromosomas diferentes, llamados loci de α-globina y β-globina. Los genes se clasifican en familias según las secuencias de nucleótidos o proteínas que comparten. Las técnicas filogenéticas pueden utilizarse como una prueba más rigurosa. Las posiciones de los exones dentro de la secuencia codificadora pueden utilizarse para inferir una ascendencia común. Conocer la secuencia de la proteína codificada por un gen puede permitir a los investigadores aplicar métodos que encuentran similitudes entre las secuencias de proteínas que proporcionan más información que las similitudes o diferencias entre las secuencias de ADN. Además, el conocimiento de la estructura secundaria de la proteína proporciona más información sobre la ascendencia, ya que la organización de los elementos estructurales secundarios presumiblemente se conservaría incluso si la secuencia de aminoácidos cambia considerablemente.

Figura: Evolución de una familia de genes: El cruce desigual genera familias de genes. La parte izquierda ilustra un evento de cruce desigual y los dos productos que se generan. Un producto se elimina y el otro se duplica para la misma región. En este ejemplo, la región duplicada contiene una segunda copia completa de un solo gen (B). El lado derecho ilustra una segunda ronda de cruce desigual que puede ocurrir en un genoma que es homocigoto del cromosoma original duplicado. En este caso, el evento de cruce se ha producido entre las dos copias del gen original. Sólo se muestra el producto duplicado generado por este evento. Con el tiempo, las tres copias del gen B pueden divergir en tres unidades funcionales distintas (B1, B2 y B3) de una familia de genes.

Estos métodos suelen basarse en predicciones basadas en la secuencia de ADN. Si los genes de una familia de genes codifican proteínas, el término familia de proteínas se utiliza a menudo de forma análoga a familia de genes. La expansión o contracción de las familias de genes a lo largo de un linaje específico puede deberse al azar o ser el resultado de la selección natural. Distinguir entre estos dos casos suele ser difícil en la práctica. Trabajos recientes utilizan una combinación de modelos estadísticos y técnicas algorítmicas para detectar las familias de genes que están bajo el efecto de la selección natural.

En cambio, los complejos de genes son simplemente grupos de genes estrechamente vinculados, a menudo creados a través de la duplicación de genes (a veces llamada duplicación segmentaria si los duplicados permanecen uno al lado del otro). Aquí, cada gen tiene una función similar aunque ligeramente divergente.

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