Родственные взаимоотношения известных цепей гемоглобина и миоглобина человека

Схема эволюции цепей гемоглобина и миоглобина от общего предка

Схема эволюции цепей гемоглобина и миоглобина от общего предка, составленная на основании числа различий между этими цепями. Кружки показывают моменты предполагаемой дупликации родоначальных генов, дававшей каждый раз начало новой линии гена; м—цепь миоглобина.

На рисунке выше схематически показаны вероятные родственные взаимоотношения известных цепей гемоглобина и миоглобина человека. На рисунке отражена также взаимосвязь между любыми участками в этих цепях. ε-Цепь здесь не рассматривается, так как о ней пока известно очень мало. По оси ординат отложено не абсолютное время, а распределение различий в цепях (допускаемый максимум 100%). Каждая точка ветвления на древе совпадает с дупликацией гена. Возникшие в результате такой дупликации гены (и, следовательно, полипептидные цепи) эволюционируют затем независимо друг от друга. Самая древняя дупликация привела, очевидно, к отделению гена миоглобина от гена древнего гемоглобина, который в результате повторных дупликаций дал начало генам α-, β- и δ-цепей гемоглобина. В дальнейшем придется, конечно, постулировать дополнительные дупликации генов для разных линий.

Родоначальный аминокислотный остаток

Родоначальный аминокислотный остаток определяют, исходя из предположения о наименьшем числе мутаций, необходимых для возникновения тех остатков, которые мы встречаем сейчас в данном положении поли тептидных цепей гемоглобина. Perodicticus и Galago — это лемуры, обитающие в западной Африке. В положении 4 цепи предка, скорее всего, стоял аланин (Ала), так как его предковый ряд требует наименьшего числа мутаций — 8 (обозначены короткими горизонтальными черточками). Линии на рисунке внизу показывают конвергенцию или совпадения (одинаковые остатки возникли, по-видимому, в результате независимых мутаций).

На рисунке выше изображено молекулярное филогенетическое древо, отражающее предполагаемые эволюционные изменения в одном определенном участке — положении 4 в α-цепи гемоглобина человека, — которые привели к появлению существующих в настоящее время аминокислотных остатков в этом положении α-цепи у нескольких видов животных, а также у человека.

Благодаря выяснению генетического кода становится возможным различать замещения аминокислот, возникшие в результате единичной мутации, от замещений, появившихся за счет двух или нескольких мутаций.

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

• Аминокислотная последовательность предковой полипептидной цепи
• Представление о происхождении от общего предка α- и β-цепей
• Дупликатные гены
• 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