Дупликатные гены

Дупликатные гены, по-видимому, очень ценны для организма. Так, они способны вызывать удвоенный (по сравнению с тем, что имело место до дупликации) синтез данной полипептидной цепи. Однако их функция выяснена еще не до конца. Например, γ-цепь, входящая в состав гемоглобина плода, приспособлена, очевидно, специально для внутриутробного развития, а β-цепь, замещающая ее вскоре после рождения,— для постнатального развития. Роль этих двух видов цепей гемоглобина, встречающихся на разных стадиях развития организма, еще точно не установлена. Но вот что любопытно: у взрослых людей с некоторыми генетически определяемыми аномалиями значительная часть молекул гемоглобина содержит не -β, а γ-цепи, причем эти люди совершенно здоровы.

Даже не обладая глубокими знаниями о роли дупликатных генов, нетрудно понять, что они имеют значение как для эволюции вида, так и для развития отдельного организма. С точки зрения эволюции вида важно то, что они создают две или более копий генетического материала, которые могут затем эволюционировать независимо друг от друга. Так, дупликатный ген может настолько измениться, что даст начало полипептидной цепи нового типа с совершенно иной функцией, чем у ее предка. С точки зрения индивидуального организма наличие дупликатных генов в разных участках генома полезно потому, что при этом для обеспечения организма необходимым полипептидом не требуется активация всего генома. Таким образом, дупликация генов создает возможности для функционирования более сложного механизма активации и инактивации генов в процессе развития.

Не всегда легко бывает решить, можно считать две данные полипептидные цепи гомологичными или нет. При сравнении относительно простых цепей, выполняющих одну и ту же функцию (например, различных цепей гемоглобина), имеются на первый взгляд убедительные доказательства гомологичности. Однако по мере расшифровки аминокислотных последовательностей все новых и новых полипептидов могут возникнуть сомнения.

Один из возможных источников разногласий связан с идентификацией «совпадающих» участков молекулы. Такие участки нередко «заставляют» совпасть, сдвигая некоторые участки двух гомологичных цепей (смотрите рисунок ниже).

Совпадения соответствующих аминокислотных положений в α- и β-цепях

Для хорошего совпадения соответствующих аминокислотных положений в α- и β-цепях гемоглобина человека нужно допустить, что в свое время в β-цепи произошла делеция на коротком участке. Выпадение еще раньше одного остатка в α-цепи объясняет совпадение аминокислот в положениях 12 α -цепи и 13 β-цепи. Если же допустить, что в р-цепи произошло выпадение еще двух аминокислот, то получаем совпадение остатков в 11 положениях этих цепей.

Эти сдвиги оправдывают тем, что в процессе эволюции некоторых полипептидных цепей происходили выпадения (делеции) или добавления одного или нескольких аминокислотных остатков.

«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка

• Аминокислотная последовательность предковой полипептидной цепи
• Родственные взаимоотношения известных цепей гемоглобина и миоглобина человека
• Представление о происхождении от общего предка α- и β-цепей
• Эволюция
• ДНК аминокислот
• Миоглобин кашалота и α- и β-цепи гемоглобина человека
• Сдвиг сегментов α- и β-цепей
• Различия в скорости и согласованности процессов в аминокислотной последовательности
• Сравнение цепей гемоглобина, позволяющее установить время для эффективного замещения
• Различия в аминокислотной последовательности между цепями гемоглобина и миоглобина
• Принципы химической палеогенетики