Co je genová duplikace?
Genová duplikace je proces, kterým se duplikuje chromozom nebo část DNA, což vede k další kopii genu. Genová duplikace je také označována jako chromozomální duplikace nebo genová amplifikace. Zdvojení, což znamená zdvojení, vede ke dvěma identickým genům. Jeden nebo oba tyto geny se mohou v průběhu času měnit mutacemi za vzniku dvou nových různých genů.
Kyselina deoxyribonukleová (DNA) je jedinečná pro každý organismus a je stejná v každé buňce tvořící tento organismus. Geny jsou části DNA, které určují dědičnost a jsou umístěny v částech těla známých jako chromozomy. To tvoří genetické složení všech organismů.
K duplicitě genu obvykle dochází v důsledku chyby během meiózy. Meióza se vyskytuje pouze v těch buňkách, které produkují sexuální buňky, jako jsou spermie a vejce u lidí. Během meiózy produkují rodičovské buňky se dvěma kopiemi chromozomů čtyři dceřiné buňky, z nichž každá má pouze jednu kopii každého chromozomu. To je tak, že když dojde k reprodukci, buňka, která je vytvořena fúzí spermatu a vajíčka, bude mít správné množství DNA.
Během meiózy je pravděpodobné, že k duplicitě genů dojde, když se chromosomy kříží a dojde k rekombinaci. Vlákna chromozomů se mohou zlomit a vrátit se k protějšímu chromozomu, takže genetická informace se přesouvá z jednoho chromozomu do druhého. Pokud je rekombinace nerovnoměrná nebo se to stane s různým množstvím DNA, může dojít ke zdvojení.
Dalším způsobem, jak může dojít ke zdvojení genů, je replikace celého chromozomu dvakrát. Tato chyba bude mít za následek, že jedna z dceřiných buněk bude mít další kopii chromozomu a veškerý další genetický materiál. Pokud se tato buňka během reprodukce spojí s jinou buňkou, může nebo nemusí mít za následek životaschopnou zygotu.
Posledním způsobem, jak může dojít ke zdvojení genů, je retrotranspozice. Během retrotranspozice jsou sekvence DNA zkopírovány do RNA a poté zpět do DNA místo toho, aby byly přeloženy do proteinů. To má za následek další kopie této DNA přítomné v buňce, která se může znovu připojit k chromozomům, které jsou již přítomny. Všechny geny nalezené podél těchto sekvencí DNA budou v tomto procesu duplikovány.
Dojde-li ke zdvojení genu, vytvoří se kopie originálu, která se nazývá gen paralogu. Je možné, že oba nebo jeden z genů bude mutovat, ale není tomu tak vždy. Během procesu mutace nebo změny mohou geny získat funkce, které jsou odlišné od původního genu.
Původní gen může také mutovat a před duplikací vytvořit dva geny, které se liší od původního genu. Genová duplikace je považována za hnací sílu ve vývoji nových genů, a tedy změn v normálních biologických procesech. Procesy genové duplikace a mutace hrají klíčovou roli v evoluci.