7.15A: 遺伝子ファミリー

Key Terms

• phylogenetic (系統学的)。
• 二次構造：生物の進化的発展のうち、またはそれに関連するもの。

遺伝子ファミリーは、単一のオリジナル遺伝子の複製によって形成された、一般的に同様の生化学的機能を持ついくつかの類似した遺伝子のセットです。 その一つがヒトのヘモグロビン・サブユニットの遺伝子である。 10個の遺伝子は、α-グロビン座とβ-グロビン座と呼ばれる、異なる染色体上の2つのクラスターに存在する。 遺伝子は、塩基配列やタンパク質配列の共通性からファミリーに分類される。 より厳密な検査として、系統樹の手法を用いることもできる。 コーディング配列内のエクソンの位置から、共通の祖先を推定することができる。 遺伝子によってコードされるタンパク質の配列を知ることによって、研究者はDNA配列間の類似性や相違性よりも多くの情報を提供するタンパク質配列間の類似性を見出す方法を適用することができる。 さらに、タンパク質の二次構造の知識は、アミノ酸配列がかなり変化しても、二次構造要素の構成はおそらく保存されているだろうから、祖先についてのさらなる情報を与えてくれる。 遺伝子ファミリーの進化。 不均等な交叉が遺伝子ファミリーを生み出す。 左側は不等間隔交叉の事象と生成される2つの産物を示している。 片方の産物は削除され、もう片方は同じ領域で重複している。 この例では、重複した領域には1つの遺伝子の2番目の完全なコピー(B)が含まれている。 右側は、重複した元の染色体のホモ接合体であるゲノムで起こりうる2回目の不等間隔交叉を示したものです。 この場合、元の遺伝子の2つのコピーの間で交叉現象が起こっています。 この事象によって生じた重複産物のみを示している。 B遺伝子の3つのコピーは、時間の経過とともに、遺伝子ファミリー・クラスターの3つの異なる機能ユニット（B1、B2、B3）に分岐することができる。

これらの方法は、しばしばDNA配列に基づく予測に依存している。 遺伝子ファミリーの遺伝子がタンパク質をコードしている場合、タンパク質ファミリーという用語が遺伝子ファミリーと類似の方法で使用されることが多い。 ある系統に沿った遺伝子ファミリーの拡大や縮小は、偶然によるものと自然淘汰の結果によるものとがある。 この2つのケースを区別することは、実際にはしばしば困難である。 最近の研究では、統計モデルとアルゴリズム技術を組み合わせて、自然淘汰の影響下にある遺伝子ファミリーを検出している。

これに対して、遺伝子複合体は単に緊密に連結した遺伝子群であり、しばしば遺伝子重複（重複が横に並んでいる場合はセグメント型重複と呼ぶこともある）により作られたものである。 この場合、各遺伝子は、わずかに分岐しているものの、類似した機能を持つ。