Funkční divergence - Functional divergence

Funkční divergence je proces, kterým geny po genová duplikace, posun funkce z funkce předků. Výsledkem může být funkční divergence subfunkcionalizace, kde paralog specializuje na jednu z několika funkcí předků, nebo neofunkcionalizace, kde se vyvíjí zcela nová funkční schopnost. Předpokládá se, že tento proces duplikace genů a funkční divergence je hlavním původcem molekulární novinky a přinesl mnoho velkých proteinové rodiny které dnes existují.[1][2]

Funkční divergence je jen jedním z možných výsledků genová duplikace Události. Mezi další osudy patří nefunkčnost kde jeden z paralogy získává škodlivé mutace a stává se pseudogen a superfunkcionalizace (výztuž),[3] kde oba paralogy udržují původní funkci. Zatímco genové, chromozomové nebo duplikace celého genomu jsou považovány za kanonické zdroje funkční divergence paralogy, ortology (geny pocházející ze speciačních událostí) mohou také podstoupit funkční divergenci [4][5][6][7] a horizontální přenos genů může také vést k více kopií genu v genomu, což poskytuje příležitost k funkční divergenci.

Mnoho dobře známých proteinových rodin je výsledkem tohoto procesu, jako je například starodávná událost duplikace genů, která vedla k divergenci hemoglobin a myoglobin, novější události duplikace, které vedly k různým expanzím podjednotek (alfa a beta) obratlovců hemoglobiny,[8] nebo expanze alfa podjednotek G-proteinu [9]

Viz také

Reference

  1. ^ Gu, X (červenec 2003). "Funkční divergence ve vývoji sekvence proteinů (rodiny)". Genetica. Současné problémy v genetice a evoluci. 118 (2–3): 133–41. doi:10.1007/978-94-010-0229-5_4. ISBN  978-94-010-3982-6. PMID  12868604.
  2. ^ Fay, JC; Wu, CI (2003). "Sekvenční divergence, funkční omezení a výběr v evoluci proteinu". Annu Rev Genom Hum Genet. 4: 213–35. doi:10.1146 / annurev.genom. 4.020303.162528. PMID  14527302.
  3. ^ Dvornyk, V; Vinogradova, ON; Nevo, E (2002). „Dlouhodobý mikroklimatický stres způsobuje rychlé adaptivní záření rodiny hodinových genů kaiABC u sinic, Nostoc linckia, z„ Evolution Canyons “I a II, Izrael“. Proc Natl Acad Sci USA. 99 (4): 2082–2087. Bibcode:2002PNAS ... 99.2082D. doi:10.1073 / pnas.261699498. PMC  123721. PMID  11842226.
  4. ^ Studer, RA; Robinson-Rechavi, M (2009). „Jak si můžeme být jisti, že ortology jsou podobné, ale paralogy se liší?“. Trendy v genetice. 25 (5): 210–6. doi:10.1016 / j.tig.2009.03.004. PMID  19368988.
  5. ^ Studer; Robinson-Rechavi, M (2010). „Rozsáhlá analýza ortologů a paralogů podle kovarionových a konstantní, ale odlišných modelů vývoje aminokyselin“. Molekulární biologie a evoluce. 27 (11): 2618–2627. doi:10,1093 / molbev / msq149. PMC  2955734. PMID  20551039.
  6. ^ Gharib, WH; Robinson-Rechavi, M (2011). „Když se ortology rozcházejí mezi člověkem a myší“. Briefings in Bioinformatics. 12 (5): 436–441. doi:10.1093 / bib / bbr031. PMC  3178054. PMID  21677033.
  7. ^ Nehrt, NL; Clark, WT; Radivojac, P; Hahn, MW (2011). „Testování dohadu orthologu se srovnávacími funkčními genomickými údaji od savců“. PLOS výpočetní biologie. 7 (6): e1002073. Bibcode:2011PLSCB ... 7E2073N. doi:10.1371 / journal.pcbi.1002073. PMC  3111532. PMID  21695233.
  8. ^ Storz, Jay F .; Hoffmann, Federico G .; Opazo, Juan C .; Moriyama, Hideaki (březen 2008). „Adaptivní funkční divergence mezi triplikovanými geny α-globin u hlodavců“. Genetika. 178 (3): 1623–1638. doi:10.1534 / genetika.107.080903. PMC  2278084. PMID  18245844.
  9. ^ Zheng, Y; Xu, D; Gu, X (2007). „Funkční divergence po duplikaci genů a vztahu sekvence a struktury: případová studie alfa podjednotek G-proteinu“. Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution. 308 (1): 85–96. doi:10.1002 / jez.b.21140. PMID  17094082.