Cтраница 1
Слияние генов не приводит к резкому изменению свойств белков. [1]
Этот пример показывает, что само по себе слияние генов не приводит к резкому изменению свойств белков. Каждый из двух ферментов состоит из двух идентичных субъединиц, и эта структурная особенность сохраняется после слияния генов. Ферментативные и спектральные свойства индивидуальных белков также остаются неизменными. [2]
Уже после того как было сформулировано это предположение, слияние генов было продемонстрировано экспериментально на клетках Salmonella, у которых индуцировали две последовательные мутации со сдвигом рамки между двумя генами биосинтеза гистидина ( гл. Из-за сдвига рамки считывания сигнал к окончанию синтеза белка считывается неправильно, и организм синтезирует одну длинную белковую цепь, соответствующую двум генам. [3]
В процессе эволюции белков происходят замены отдельных остатков, вставки и делеции нескольких остатков, удвоение и слияние генов. Для белков основные этапы исторического процесса знаменуются заменами аминокислотных остатков в полипептидной цепи. С течением времени эти замены накапливаются, так что в конечном счете какое-либо сходство между исходной и окончательной аминокислотными последовательностями может исчезнуть. Однако, как правило, даже после того как исчезнет сходство аминокислотных последовательностей двух гомологичных белков, сохраняется соответствие в укладке их цепей. [4]
Если замены аминокислот, вставки и делении представляются сравнительно небольшими структурными модификациями в ходе эволюции, то процесс слияния генов вызывает очень существенные изменения: он приводит либо к объединению друг с другом разных полипептидных цепей, либо к дупликации данной цепи. [5]
Существуют надежные данные, указывающие на то, что слияния генов регулярно происходят в ходе онтогенеза у современных организмов, например на этапе, предшествующем синтезу иммуноглобулинов. [6]
Этот пример показывает, что само по себе слияние генов не приводит к резкому изменению свойств белков. Каждый из двух ферментов состоит из двух идентичных субъединиц, и эта структурная особенность сохраняется после слияния генов. Ферментативные и спектральные свойства индивидуальных белков также остаются неизменными. [7]
Однако, как показывает нижеследующий пример, к такому же результату могут привести и другие процессы. Поскольку аминокислотные последовательности обеих частей идентичны, а также идентичны с большим участком обычной сц-цепи, эта структурная дупликация должна была произойти совсем недавно. Если бы это событие произошло намного раньше, так что гомология последовательностей оказалась бы стертой аминокислотными заменами, вставками и делециями, различить дупликацию и последующее слияние генов, с одной стороны, и хромосомную аберрацию - с другой, было бы невозможным. Поэтому все очень давно возникшие случаи структурных повторений обычно относят к дупликациям генов, не пытаясь провести различия между разными механизмами. [8]
Эволюция явилась результатом многочисленных природных экспериментов ( мутации и последующий отбор), которые могут быть использованы для изучения принципов строения белков. Основной мутационной ступенью эволюции белков является замена аминокислотного остатка; на следующих по значимости этапах происходят вставки и делеции одного или большего числа остатков; очень большие изменения являются результатом мультипликации и слияния генов. [9]
Специализированные белки выполняют одну и ту же функцию в разных организмах и могут использоваться для установления генеалогии организмов. Однако следует отметить, что специализация белков не направляет эволюцию организмов. Дифференциация белков - это процесс, ведущий к функциональному разнообразию гомологичных белков. Таким образом, можно внести определенный порядок в огромный перечень существующих - белков и вместе с тем выявить аспекты эволюции метаболических путей. Важным механизмом дифференциации белков является мультипликация и слияние генов. [10]