Ортологичные и паралогичные гены

Сравнение геномов организмов разных видов (про- и эукариот) показало, что существует фундаментальный набор генов, общий для всех организмов, белковые продукты которых легко распознаются у всех них. Это подтверждает гипотезу об общем предшественнике для всех организмов. Такие гены получили название ортологичные гены (или ортологи). Гены — ортологи произошли от одного гена в общем предковом организме и сохранили одну и ту же функцию в процессе эволюции. Они кодируют строение ключевых махромолекул клетки, участвующих в процессах репликации, транскрипции, трансляции и репарации генетического материала. Очевидно, что такие основополагающие механизмы биологической организации, сложившиеся миллионы лет назад, уже не могут быть изменены в настоящее время так же, как не могут быть изменены генетический код, строение рибосом, нуклеосом и многие другие системы многоуровневой биологической организации. Поэтому мутации ортологов, как правило, летальны.

Таким образом, ортологи - это гомологичные гены в геномах разных организмов, которые произойти от одного гена в общем предковом организме и сохранили одну и ту же функцию в процессе эволюции. Не подвергаются изменениям в настоящее время и регуляторные элементы, контролирующие ключевые этапы онтогенеза высших растений и животных. Типичный пример ортологичных генов - гистоновые гены, кодирующие белки гистоны (HI, H2A, Н2В и НЗ), участвующие в образовании нуклеосом при первом уровне компактизации ДНК в составе хромосом. Существование ортологичных генов позволяет приписывать базовые биохимические функции последовательностям одного организма на основании их гомологии с последовательностями другого {позиционное клонирование). Особенно часто такой подход используют для "приписывания" функций генам, вовлеченным в возникновение наследственных заболеваний человека. Так, структура клонированных и секвенированных генов человека MSH2 и MLH1, ответственных за наследственную предрасположенность к неполипозному раку толстой кишки, оказалась гомологичной дрожжевым и бактериальным генам, вовлеченным в репарацию.

В отличие от ортологов паралогичные гены, или паралоги, возникают путем внутригеномных дупликаций и могут эволюционировать с приобретением новых функций. Паралогичные гены обеспечивают видам адаптацию к меняющимся условиям окружающей среды.

Идентификация ортологов и паралогов очень важна для функциональных выводов на базе сравнения геномов.

Исследовать функции генов более простых организмов легче, чем более сложных, а по гомологии последовательностей генов можно судить и об аналогии их функций.

№89 Подклассы Caryophyllidae, Dilleniidae, hammamelididae: краткая характеристика основных семейств (представители, распространение, жизненные формы, особенности вегетативных органов, строение цветка, тип плода, значение).

П/кл. Caryophyllidae – Кариофиллиды.

Относятся к классу двудольных. Травы и полукустарники, часто супротивные и бесчерешковые, листья сидячие , в узлах имеется утолщение.

К данному подкл. относятся семейства гвоздичные, маревые и др.

Семейство гвоздичные — Caryophyllaceae — одно- и многолетние травы, реже полукустарники. Листья простые, узкие, супротивные, резко очередные. Прилистников обычно нет. Цветки крупные, правильные, обоеполые, реже однополые, однодомные или двудомные, собранные в соцветиях — развилинах, или дихазиях, или, редко, одиночные. Чашечка из 4 — 5 раздельных или сросшихся чашелистиков. Венчик раздельнолепестный, из 4 — 5 листиков. Тычинок 10, реже 5 или меньше; расположены они в два круга. Пестик один, образован 2 — 5 плодолистиками. Завязь верхняя одногнездная с 2 — 5 свободными или сросшимися столбиками. Семяпочек много, обычно расположенных на колонке (семяносце), поднимающейся со дна завязи. Плод — коробочка или сухая ягода. Коробочка раскрывается зубчиками на верхушке. Семя с периспермом.

Семейство объединяет около 2000 видов, распространенных в странах с умеренным климатом и на севере и являющихся преимущественно дикими растениями. К немногим лекарственным видам относятся гвоздика разноцветная, грыжники, мыльнянка лекарственная, кукушкин цвет. Распространенными сорняками являются звездчатка, куколь обыкновенный.