Gen chimeryczny

Geny chimeryczne (dosłownie utworzone z części pochodzących z różnych źródeł) powstają poprzez połączenie części dwóch lub więcej sekwencji kodujących w celu wytworzenia nowych genów. Mutacje te różnią się od genów fuzyjnych , które łączą całe sekwencje genów w pojedynczą ramkę odczytu i często zachowują swoje pierwotne funkcje.

Tworzenie

Geny chimeryczne mogą tworzyć się na kilka różnych sposobów. Wiele genów chimerycznych powstaje w wyniku błędów w replikacji DNA lub naprawie DNA , tak że fragmenty dwóch różnych genów są nieumyślnie łączone. Geny chimeryczne mogą również powstawać w wyniku retrotranspozycji , w której retrotranspozon przypadkowo kopiuje transkrypt genu i wstawia go do genomu w nowym miejscu. W zależności od tego, gdzie pojawi się nowy retrogen , może rekrutować nowe eksony , aby wytworzyć chimeryczny gen. Wreszcie, rekombinacja ektopowa , kiedy następuje wymiana między częściami genomu, które nie są w rzeczywistości spokrewnione, może również wytworzyć chimeryczne geny. Proces ten często zachodzi w ludzkich genomach, a nieprawidłowe chimery powstałe w wyniku tego procesu powodują ślepotę barw .

Ewolucyjne znaczenie białek fuzyjnych

Geny chimeryczne są ważnymi graczami w ewolucji genetycznej nowości. Podobnie jak duplikacje genów , stanowią źródło nowych genów, które mogą umożliwić organizmom rozwój nowych fenotypów i przystosowanie się do środowiska. W przeciwieństwie do zduplikowanych genów, białka chimeryczne natychmiast różnią się od swoich genów rodzicielskich, a zatem jest bardziej prawdopodobne, że będą wytwarzać zupełnie nowe funkcje.

Chimeryczne białka fuzyjne często tworzą się w genomach, a wiele z nich prawdopodobnie jest dysfunkcyjnych i jest eliminowanych w drodze doboru naturalnego. Jednak w niektórych przypadkach te nowe peptydy mogą tworzyć w pełni funkcjonalne produkty genowe, które są selektywnie faworyzowane i szybko rozprzestrzeniają się w populacjach.

Funkcje

Jeden z najbardziej znanych genów chimerycznych został zidentyfikowany u Drosophila i został nazwany Jingwei . Gen ten powstaje z retrotransponowanej kopii dehydrogenazy alkoholowej , która połączyła się z genem żółtego cesarza, tworząc nowe białko. Nowe reszty aminokwasowe, które pozyskał z żółtego cesarza, pozwalają nowemu białku oddziaływać na długołańcuchowe alkohole i diole, w tym hormony wzrostu i feremony. Zmiany te wpływają na rozwój much. W tym przypadku połączenie różnych domen białkowych zaowocowało genem, który był w pełni funkcjonalny i faworyzowany przez selekcję.

Funkcje wielu genów chimerycznych nie są jeszcze znane. W niektórych przypadkach te produkty genów nie są korzystne i mogą nawet powodować choroby, takie jak rak.