Wat is genduplicatie?
Gene duplicatie is het proces waarbij een chromosoom of een deel van DNA wordt gedupliceerd, wat resulteert in een extra kopie van een gen. Genduplicatie wordt ook chromosomale duplicatie of genamplificatie genoemd. Duplicatie, wat betekent verdubbelen, resulteert in twee identieke genen. Een of beide van deze genen kunnen in de loop van de tijd veranderen door mutaties om twee nieuwe verschillende genen te creëren.
Deoxyribonucleïnezuur (DNA) is uniek voor elk organisme en is hetzelfde in elke cel waaruit dat organisme bestaat. Genen zijn delen van DNA die erfelijkheid bepalen en zijn ondergebracht in delen van het lichaam die chromosomen worden genoemd. Dit vormt de genetische samenstelling van alle organismen.
Gene duplicatie treedt meestal op als gevolg van een fout tijdens meiose. Meiose komt alleen voor in die cellen die geslachtscellen produceren, zoals sperma en eieren bij mensen. Tijdens meiose produceren oudercellen met twee kopieën van de chromosomen vier dochtercellen die elk slechts één kopie van elk chromosoom hebben. Dit is zo dat wanneer reproductie plaatsvindt, de cel die wordt gemaakt door de fusie van het sperma en het ei de juiste hoeveelheid DNA heeft.
Tijdens meiose is het waarschijnlijk dat er duplicatie van genen optreedt wanneer chromosomen oversteken en recombinatie optreedt. De strengen van de chromosomen kunnen breken en zich opnieuw verenigen met het tegenovergestelde chromosoom, zodat genetische informatie van het ene chromosoom naar het andere wordt verplaatst. Als de recombinatie ongelijk is, of het gebeurt met verschillende hoeveelheden DNA, kan duplicatie het gevolg zijn.
Een andere manier waarop genduplicatie kan optreden, is als het hele chromosoom twee keer wordt gerepliceerd. Deze fout zal ertoe leiden dat een van de dochtercellen een extra kopie van het chromosoom en al het extra genetische materiaal heeft. Als deze cel tijdens reproductie versmelt met een andere cel, kan dit al dan niet resulteren in een levensvatbare zygoot.
De laatste manier waarop genduplicatie kan optreden, is via retrotranspositie. Tijdens retrotranspositie worden DNA-sequenties gekopieerd naar RNA en vervolgens terug naar DNA in plaats van te worden omgezet in eiwitten. Dit resulteert in extra kopieën van dat DNA dat aanwezig is in de cel, die zich opnieuw kan verenigen met de chromosomen die al aanwezig zijn. Alle genen die langs deze DNA-sequenties worden gevonden, zijn tijdens het proces gedupliceerd.
Wanneer genduplicatie optreedt, wordt een kopie van het origineel gemaakt, dat een paralog-gen wordt genoemd. Het is mogelijk dat beide of een van de genen zullen muteren, maar dat is niet altijd het geval. Tijdens het mutatie- of veranderingsproces kunnen genen functies krijgen die anders zijn dan het oorspronkelijke gen.
Het oorspronkelijke gen kan ook muteren en twee genen vormen die vóór duplicatie verschillen van het oorspronkelijke gen. Genduplicatie wordt beschouwd als een drijvende kracht in de opkomst van nieuwe genen en dus veranderingen in normale biologische processen. De processen van genduplicatie en -mutatie spelen beide een sleutelrol in de evolutie.