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7.15A: Famílias Gene

Key Terms

  • phylogenetic: De ou relativo ao desenvolvimento evolutivo de organismos.
  • estrutura secundária: A estrutura tridimensional geral de um biopolímero como o DNA ou uma proteína.

Uma família de genes é um conjunto de vários genes similares, formado pela duplicação de um único gene original, que geralmente têm funções bioquímicas similares. Uma dessas famílias são os genes das subunidades de hemoglobina humana. Os 10 genes estão em dois grupos em cromossomos diferentes, chamados de α-globin e β-globin loci. Os genes são categorizados em famílias baseadas em seqüências de nucleotídeos ou proteínas compartilhadas. As técnicas filogenéticas podem ser usadas como um teste mais rigoroso. As posições dos exões dentro da sequência de codificação podem ser usadas para inferir a ancestralidade comum. Conhecer a sequência da proteína codificada por um gene pode permitir que os pesquisadores apliquem métodos que encontrem semelhanças entre sequências de proteínas que forneçam mais informações do que semelhanças ou diferenças entre sequências de DNA. Além disso, o conhecimento da estrutura secundária da proteína dá mais informações sobre a ancestralidade, já que a organização dos elementos estruturais secundários presumivelmente seria conservada mesmo que a sequência de aminoácidos mudasse consideravelmente.

Figure: Evolução de uma Família Genética: O cruzamento desigual gera famílias de genes. O lado esquerdo ilustra um cruzamento desigual entre o evento e os dois produtos que são gerados. Um produto é eliminado e o outro é duplicado para a mesma região. Neste exemplo, a região duplicada contém uma segunda cópia completa de um único gene (B). O lado direito ilustra uma segunda rodada de cruzamento desigual que pode ocorrer em um genoma que é homozigoto do cromossomo original duplicado. Neste caso, o evento de cruzamento ocorreu entre as duas cópias do gene original. Apenas o produto duplicado gerado por este evento é mostrado. Com o tempo, as três cópias do gene B podem divergir em três unidades funcionais distintas (B1, B2 e B3) de um grupo de famílias de genes.

Estes métodos frequentemente se baseiam em previsões baseadas na seqüência do DNA. Se os genes de uma família genética codificam proteínas, o termo família de proteínas é frequentemente usado de forma análoga à família genética. A expansão ou contração de famílias de genes ao longo de uma linhagem específica pode ser devida ao acaso ou pode ser o resultado de uma seleção natural. Distinguir entre estes dois casos é muitas vezes difícil na prática. Trabalhos recentes usam uma combinação de modelos estatísticos e técnicas algorítmicas para detectar famílias de genes que estão sob o efeito da seleção natural.

Em contraste, os complexos gênicos são simplesmente grupos de genes fortemente ligados, muitas vezes criados através da duplicação gênica (às vezes chamada duplicação segmentar se as duplicatas permanecem lado a lado). Aqui, cada gene tem uma função similar embora ligeiramente divergente.

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