Принципы химической палеогенетики

Один из принципов химической палеогенетики заключается в следующем: при постулировании родоначального аминокислотного остатка следует исходить из предположения о наименьшем числе мутаций в геноме, которые привели к его замещению в полипептидной цепи потомков. В примере, приведенном на рис. 6, в положении 4 полипептидной цепи гемоглобина предка стоит аланин. Такой выбор может показаться неоправданным: ведь из 17 современных цепей гемоглобина в восьми в положении 4 содержится пролин, и только в четырех — аланин (в остальных пяти цепях в этом положении присутствуют глицин, глутаминовая кислота или серин).

Ну что же, давайте посмотрим, как обстояло бы дело, если бы в положении 4 исходной родоначальной цепи стоял пролин. Оказывается, при этом потребовалось бы 9—10 мутаций и, следовательно, столько же аминокислотных замещений в цепях различных потомков, чтобы возникли те остатки, которые мы встречаем сейчас в 17 цепях.

Если же за исходный остаток принять аланин, то понадобится всего 8 эффективных замещений.

Выбор аланина кажется еще более обоснованным, если учесть, что в этом случае для возникновения аминокислотных остатков, встречающихся в цепях современных организмов, было бы достаточно одного-единственного замещения в каждом предковом ряду. В то же время если допустить, что в полипептидных цепях предка стоял пролин, то для трех предковых рядов пришлось бы постулировать двойные, то есть весьма маловероятные, замещения. При любых других аминокислотах потребовалось бы еще большее число замещений. Итак, вероятнее всего, что в цепях гемоглобина предка в положении 4 стоял аланин. Этот вывод можно считать окончательным, если только не будут внесены какие-либо исправления в генетический код для пролина. В данном случае молекулярное совпадение выражено в некоторых цепях, содержащих сейчас пролин, глутаминовую кислоту и глицин.

Выяснение вероятного родоначального остатка нередко представляет сложную проблему. Иногда в каком-нибудь положении встречается то один, то другой аминокислотный остаток, причем в функциональном отношении они были более или менее равноценны. В таких случаях особенно трудно решить, какой же из них присутствовал в цепи предка. Примером может служить положение 6 в α-цепи гемоглобина человека; в этом положении может стоять то аспарагиновая, то глутаминовая кислота (смотрите рисунокниже).

Установка родоначального аминокислотного остатока

Установить родоначальный аминокислотный остаток бывает особенно трудно в тех случаях, когда они часто замещают друг друга; так, например, в положении 6 α-цели гемоглобина человека может находиться или глутаминовая (Глу), или аспаратиповая (Асп) кислота. Обратите внимание на то, что эволюционное древо включает также миоглобин.

«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
• 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