Articles /

7.15A: Rodziny genów

Key Terms

  • phylogenetic: Z lub odnoszące się do rozwoju ewolucyjnego organizmów.
  • struktura drugorzędowa: Ogólna trójwymiarowa struktura biopolimeru, takiego jak DNA lub białko.

Rodzina genów to zestaw kilku podobnych genów, utworzonych przez duplikację jednego oryginalnego genu, które na ogół mają podobne funkcje biochemiczne. Jedną z takich rodzin są geny dla podjednostek ludzkiej hemoglobiny. Te 10 genów znajduje się w dwóch skupiskach na różnych chromosomach, zwanych loci α-globiny i β-globiny. Geny dzieli się na rodziny w oparciu o wspólne sekwencje nukleotydów lub białek. Techniki filogenetyczne mogą być stosowane jako bardziej rygorystyczny test. Pozycje eksonów w sekwencji kodującej mogą być wykorzystane do wnioskowania o wspólnym pochodzeniu. Znajomość sekwencji białka kodowanego przez gen może pozwolić badaczom na zastosowanie metod, które znajdują podobieństwa między sekwencjami białek, które dostarczają więcej informacji niż podobieństwa lub różnice między sekwencjami DNA. Co więcej, znajomość struktury drugorzędowej białka daje dalsze informacje o rodowodzie, ponieważ organizacja drugorzędowych elementów strukturalnych przypuszczalnie byłaby zachowana, nawet gdyby sekwencja aminokwasów uległa znacznym zmianom.

Rysunek: Ewolucja rodziny genów: Nierównomierne krzyżowanie generuje rodziny genów. Lewa strona ilustruje zdarzenie nierównego krzyżowania i dwa produkty, które są generowane. Jeden produkt jest usuwany, a drugi duplikowany dla tego samego regionu. W tym przykładzie zduplikowany region zawiera drugą kompletną kopię pojedynczego genu (B). Prawa strona ilustruje drugą rundę nierównomiernego crossing-over, która może wystąpić w genomie, który jest homozygotyczny w stosunku do oryginalnego zduplikowanego chromosomu. W tym przypadku, krzyżowanie nastąpiło pomiędzy dwoma kopiami oryginalnego genu. Pokazany jest tylko zduplikowany produkt powstały w wyniku tego zdarzenia. Z czasem trzy kopie genu B mogą się rozejść w trzy odrębne jednostki funkcjonalne (B1, B2 i B3) klastra rodziny genów.

Metody te często opierają się na przewidywaniach opartych na sekwencji DNA. Jeśli geny z rodziny genów kodują białka, termin rodzina białek jest często używany w sposób analogiczny do rodziny genów. Rozszerzanie lub kurczenie się rodzin genów wzdłuż określonej linii może być spowodowane przypadkiem lub może być wynikiem naturalnej selekcji. Rozróżnienie tych dwóch przypadków jest często trudne w praktyce. Ostatnie prace wykorzystują kombinację modeli statystycznych i technik algorytmicznych do wykrywania rodzin genów, które są pod wpływem naturalnej selekcji.

W przeciwieństwie do tego, kompleksy genów są po prostu ściśle powiązanymi grupami genów, często utworzonymi poprzez duplikację genów (czasami nazywaną segmentalną duplikacją, jeśli duplikaty pozostają obok siebie). Tutaj każdy gen ma podobną, choć nieco rozbieżną funkcję.

.

Leave a Reply