Articles /

7.15A: Geeniperheet

Avaintermit

  • fylogeneettinen: Of or relating to the evolutionary development of organisms.
  • sekundaarirakenne: Biopolymeerin, kuten DNA:n tai proteiinin, yleinen kolmiulotteinen rakenne.

Geeniperhe on useiden samankaltaisten geenien joukko, joka on muodostunut yhden alkuperäisen geenin monistumisesta ja jolla on yleensä samanlaiset biokemialliset tehtävät. Yksi tällainen perhe ovat ihmisen hemoglobiinin alayksiköiden geenit. Nämä 10 geeniä sijaitsevat kahdessa klusterissa eri kromosomeilla, joita kutsutaan α-globiini- ja β-globiinilokeroiksi. Geenit luokitellaan perheisiin yhteisten nukleotidi- tai proteiinisekvenssien perusteella. Fylogeneettisiä tekniikoita voidaan käyttää tiukempana testinä. Eksonien sijaintia koodaavassa sekvenssissä voidaan käyttää yhteisen alkuperän päättelyyn. Kun tiedetään geenin koodaaman proteiinin sekvenssi, tutkijat voivat soveltaa menetelmiä, joilla löydetään proteiinisekvenssien välisiä yhtäläisyyksiä, jotka antavat enemmän tietoa kuin DNA-sekvenssien väliset yhtäläisyydet tai erot. Lisäksi proteiinin sekundaarirakenteen tunteminen antaa lisätietoa syntyperästä, koska sekundaarirakenneosien järjestäytyminen olisi oletettavasti säilynyt, vaikka aminohapposekvenssi muuttuisi huomattavasti.

Kuva: Geeniperheen evoluutio: Epätasainen risteytyminen synnyttää geeniperheitä. Vasemmalla on havainnollistettu epätasa-arvoinen risteytymistapahtuma ja kaksi syntyvää tuotetta. Toinen tuote poistetaan ja toinen monistetaan samalta alueelta. Tässä esimerkissä monistunut alue sisältää toisen täydellisen kopion yhdestä geenistä (B). Oikeanpuoleinen kuva havainnollistaa toista epätasaista risteytymiskierrosta, joka voi tapahtua genomissa, joka on homotsygootti alkuperäisestä duplikoituneesta kromosomista. Tässä tapauksessa risteytymistapahtuma on tapahtunut alkuperäisen geenin kahden kopion välillä. Vain tämän tapahtuman synnyttämä duplikaatiotuote on esitetty. Ajan myötä B-geenin kolme kopiota voivat erkaantua kolmeksi erilliseksi toiminnalliseksi yksiköksi (B1, B2 ja B3) geeniperheklusterissa.

Nämä menetelmät perustuvat usein DNA-sekvenssiin perustuviin ennusteisiin. Jos geeniperheen geenit koodaavat proteiineja, käytetään usein termiä proteiiniperhe analogisesti geeniperheen kanssa. Geeniperheiden laajeneminen tai supistuminen tietyssä sukupuussa voi johtua sattumasta tai olla seurausta luonnonvalinnasta. Näiden kahden tapauksen erottaminen toisistaan on käytännössä usein vaikeaa. Viimeaikaisessa työssä käytetään tilastollisten mallien ja algoritmisten tekniikoiden yhdistelmää havaitsemaan geeniperheitä, jotka ovat luonnollisen valinnan vaikutuksen alaisia.

Geenikompleksit ovat sitä vastoin yksinkertaisesti tiiviisti toisiinsa liittyviä geeniryhmiä, jotka ovat usein syntyneet geenien monistumisen kautta (joskus kutsutaan segmentaaliseksi monistumiseksi, jos monistumat jäävät vierekkäin). Tällöin jokaisella geenillä on samanlainen, joskin hieman erilainen tehtävä.

Leave a Reply