Лісова генетика. Навчальний посібник. Г.Г. Баранецький, Р.М. Гречаник. 2003 р.
  • Регистрация
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (1 Голос)

14.3. Роль генних мутацій в еволюції гомологічних генів і білків

Вплив деяких спільних тенденцій в еволюції структурних генів ще не пояснює того, як змінюються гени. Для пояснення цього запитання прийняті багаточисленні дослідження порівнюючи білки, а потім і тих самих генів, що кодують дані білки.

Перш за все, були вивчені гомологічні білки і гомологічні гени. Проблема гомології генетичних структур різних організмів була висунута ще М. І. Вавіловим у його законі гомологічних рядів у спадковій мінливості. Підійти до розглядання цієї проблеми вдалося дякуючи використанню методів молекулярної генетики. Доказати гомологію генів можна тільки вивчаючи білки – продукти генів або безпосередньо самі гени.

У даний час загально прийнято, що третинна структура білкової молекули повністю визначається її первинною структурою. Досліди останніх років продемонстрували значну мінливість первинної структури гомологічних білків, що виконують одні і ті ж функції у різних видів і постійність третинної структури.

Для порівняння цитохрому С коня і свині показано, що відрізняючись 17-тьма амінокислотними залишками із 104, вони тим не менше мають майже ідентичну третинну структуру. Єдина різниця, яку було встановлено, – стосувалась локалізації деяких бічних ланцюгів.

У прокаріотів відмінності в амінокислотних послідовностях гомологічних білків різних видів досить вище, ніж в еукаріотів. Конформація всіх вивчених на даний момент цитохром С виявилась однаковою, не дивлячись на значну мінливість амінокислотних послідовностей (рис.).

Припускаючи, що незмінність третинної структури білка у процесі еволюції обумовлена дією стабілізуючої форми звичайного добору, направленого на підтримку конфронтації білкової молекули, оптимальної для виконання функції. Цей процес у деякій мірі залежить від структури генетичного коду: дуже часто заміна однієї пори основи, викликана в будь-якому гені мутації, призводить до підстановки амінокислоти по своїх фізико-хімічних властивостях максимально подібні до вихідної.

Вплив амінокислотних замін в різних частинах білка на його структуру і функцію не рівноцінні, так як білкові молекули на рівні своєї третинної структури утворюють окремі функціональні центри. Тому всі амінокислотні залишки, що входять у склад білкової молекули, можна розділити на три умовні групи: 1) ті, що входять у функціональні центри; 2) ті, що не входять безпосередньо в центри, але необхідні для формування їх вторинної і третинної структур; 3) решта, які не існують для функціонування і порівняно легко замінні іншими залишками. Така організація білкових молекул значно звужує мінливість їх первинної структури. Щоб одержати поширення у популяції, амінокислотні залишки не повинні порушувати структуру функціональних центрів білка, а також, не повинні зачіпати амінокислотні залишки, що входять у ці центри, а також амінокислотні залишки, які безпосередньо не беруть участі в утворенні центрів, але необхідні для їх формування, тобто вони не можуть доторкатися залишків, що виділені у 1 і 2 групи. Для амінокислот 3-ої групи також не всі заміни є прийнятними: не допускаються такі, які призводять до реальних змін розміру або полярності амінокислот, оскільки це порушує стабільність або заряд білкової молекули.

Створюється враження, що у процесі еволюції можливості мінливості білків були вкрай обмежені. Тим не менше було знайдено, що амінокислотні послідовності гомологічних білків різних видів у деяких випадках можуть розрізнятися більш ніж на 50 % своїх амінокислотних залишків. Це протиріччя одержало своє вирішення у роботах американських дослідників І. Фітча та Е. Мергомата, в основі якого лежить порівняльний аналіз структури і функції цитохрому С в організмів різних таксономічних груп.

Роль генних мутацій в еволюції гомологічних генів і білків - 5.0 out of 5 based on 1 vote

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить