Language
Country/Area
No result found
Тайна семейства генов: как люди перешли от одного гена к разнообразному семейству генов?
Исследования ученых в области генов показывают, что семейство генов состоит из нескольких схожих генов, которые образуются путем дупликации одного исходного гена и обычно имеют схожие биохимические функции. Например, гены субъединиц гемоглобина человека являются одним из хорошо известных семейств генов, и эти десять генов распределены по разным хромосомам, называемым α-глобиновыми и β-глобиновыми локусами. Предполагается, что два кластера генов возникли в результате дупликации гена-предшественника около 500 миллионов лет назад.
Расширение или сокращение семейства генов может быть результатом случайности или естественного отбора; однако на практике провести различие между ними очень сложно.
Как формируются семейства генов в условиях таких изменений? Генные семейства возникают в результате множественных дупликаций предкового гена, которые впоследствии подвергаются мутациям и дивергенциям. Такие дупликации могут происходить внутри одной линии, например, у людей могут быть две копии гена, который появился у шимпанзе только один раз, или в результате генетической дупликации при видообразовании.
Процесс трансляции целого гена может включать четыре уровня дупликации: дупликацию и сплайсинг экзома, дупликацию целого гена, дупликацию мультигенного семейства и дупликацию целого генома. Когда две хромосомы смещены, происходит кроссоверная рекомбинация, в результате которой в одной хромосоме увеличивается количество генов, а в другой — уменьшается. Такие кластеры генов расширяются и в конечном итоге образуют более крупные семейства генов.
В генах общего предка человека и шимпанзе наблюдается близкое сходство, что показывает, как эволюционируют семейства генов.
Помимо дупликации, разнообразие генов после мутации в конечном итоге приводит к разным функциям и уровням экспрессии. Другой причиной такого разнообразия являются несинонимичные мутации внутри генов, которые позволяют дублирующимся копиям генов приобретать новые функции, не вызывая при этом чрезмерных негативных последствий для организма.
Некоторые мультигенные семейства очень однородны, причем последовательности их генов практически идентичны. Это явление известно как «коэволюция».
Семейства генов играют важную роль в эволюции и разнообразии. Со временем семейства генов продолжают расширяться и сокращаться, а гены внутри семейства будут реплицироваться и дифференцироваться в новые гены, а также могут столкнуться с риском потери. Такие динамические процессы позволяют организмам адаптироваться к изменениям внешней среды.
Основываясь на функциональной классификации, Комитет по номенклатуре генов HUGO (HGNC) также разработал метод наименования семейств генов. Эти наименования зависят не только от структуры, но и тесно связаны с функцией гена. Например, гены BRCA1 и BRCA2, связанные с раком молочной железы, не связаны между собой, но сгруппированы вместе на основе их общих функций.
Подводя итог, можно сказать, что семейство генов — это очень сложный и интересный организационный уровень в геноме человека, который влияет на эволюцию и разнообразие жизни. Скрыты ли какие-то неизвестные эволюционные истории за этими семействами генов?
