46.Семейства генов. Псевдогены. Регуляторные элементы генома.

Все гены, принадлежащие к определенной геномной группе повторенных последовательностей, называют генным семейством или мультигенным семейством. Члены мультигенного генного семейства обычно находятся на одной хромосоме рядом друг с другом. В некоторых случаях какие-нибудь функциональные или нефункциональные члены семейства могут находиться на другой хромосоме.

Когда дуплицированные гены начинают значительно различаться друг от друга либо функционально, либо по составу последовательности, становится не слишком удобно относить их к одному и тому же семейству. Термин суперсемейство был предложен Dayhoff (1978) для того, чтобы ввести некоторое разграничение между близкородственными и более дивергировавшими белками. Согласно этой классификации белки, демонстрирующие по-крайней мере 50% сходства на аминокислотном уровне, считаются членами семейства, тогда как гомологичные белки сходные менее чем на 50% считаются членами суперсемейства. Например, альфа- и бета-глобиновые гены относятся к двум различным семействам, а вместе с миоглобином они образуют суперсемейство глобинов. Однако, эти два термина (семейство и суперсемейство) не всегда возможно использовать строго согласно критериям, предложенным Dayhoff. Например, альфа-глобиновые цепи человека и карпа демонстрируют только 46% сходства, что ниже соответствующего предела для отнесения их к одному семейству. Поэтому классификацию белков на семейства и суперсемейства проводят не только на основе сходства последовательностей, но и на основе некоторой дополнительной информации, касающейся функционального сходства или тканевой специфичности.

Число генов внутри генного семейства значительно варьирует. Некоторые гены повторены в геноме всего несколько раз и относятся к так называемым низкоповторенным генам. Другие могут повторяться в геноме сотни раз и называются высокоповторенными генами.

Псевдогены

Иногда в геномах встречаются так называемые псевдогены. Они имеют все необходимые черты генов, т. е. полный набор экзонов, характерных для каких-то генов, поли(Т)-хвосты и короткие прямые повторы длиной 10-20 пн (как у мобильных элементов), однако остаются функционально неактивными. Существуют 2 типа псевдогенов:

1. Традиционные псевдогены (семейство генов глобинов). Они возникают за счет дупликаций определенных генов, которые затем выключаются в результате делеций и точковых мутаций.

2. Процессированные псевдогены. У них нет интронов, но есть остатки поли(А)-тракта; по флангам чаще всего находят прямые повторы. Такие псевдогены часто встречаются у млекопитающих и редко — у дрожжей.

У дрозофилы псевдогены встречаются редко, чаще это гены транспортных или малых ядерных РНК (тАНК, snRNA). Еще один известный пример — псевдоген личиночного кутикулярного белка и псевдоген Adh y D. mulleri, они сохраняют свои интроны. Пример процессированного псевдогена (т. е. без интронов) описан для гена Adh y D. teissieri.

В геноме человека, как полагают, не менее 3 тыс. последовательностей можно рассматривать в качестве псевдогенов [Venter et а1., 2001].