Что такое дупликация генов?

Дупликация генов - это процесс, при котором хромосома или часть ДНК дублируется, что приводит к дополнительной копии гена. Дупликация генов также называется хромосомной дупликацией или амплификацией генов. Дублирование, которое означает удвоение, приводит к двум идентичным генам. Один или оба из этих генов могут изменяться с течением времени посредством мутаций, чтобы создать два новых различных гена.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) уникальна для каждого организма и одинакова в каждой клетке, составляющей этот организм. Гены - это участки ДНК, которые определяют наследственность и находятся в участках тела, известных как хромосомы. Это составляет генетический состав всех организмов.

Дупликация генов обычно происходит из-за ошибки во время мейоза. Мейоз происходит только в тех клетках, которые вырабатывают половые клетки, такие как сперматозоиды и яйца у человека. Во время мейоза родительские клетки с двумя копиями хромосом продуцируют четыре дочерние клетки, каждая из которых имеет только одну копию каждой хромосомы. Это так, что когда происходит размножение, клетка, которая создается слиянием сперматозоидов и яйцеклетки, будет иметь правильное количество ДНК.

Во время мейоза дупликация генов может происходить, когда хромосомы пересекаются и происходит рекомбинация. Нити хромосом могут разрываться и соединяться с противоположной хромосомой, так что генетическая информация перемещается из одной хромосомы в другую. Если рекомбинация неравномерна или происходит с разными количествами ДНК, это может привести к дублированию.

Другой способ, которым может происходить дупликация генов, - это если вся хромосома реплицируется дважды. Эта ошибка приведет к тому, что одна из дочерних клеток будет иметь дополнительную копию хромосомы и весь дополнительный генетический материал. Если эта клетка сливается с другой клеткой во время размножения, это может привести или не привести к жизнеспособной зиготе.

Последний способ дупликации генов - ретротранспозиция. Во время ретротранспозиции последовательности ДНК копируются в РНК и затем обратно в ДНК, а не транслируются в белки. Это приводит к дополнительным копиям этой ДНК, присутствующей в клетке, которая может воссоединиться с уже присутствующими хромосомами. Любые гены, обнаруженные вдоль этих последовательностей ДНК, будут продублированы в процессе.

Когда происходит дублирование генов, создается копия оригинала, которая называется геном paralog. Возможно, что оба или один из генов будут мутировать, однако это не всегда так. В процессе мутации или изменения гены могут приобретать функции, которые отличаются от исходного гена.

Исходный ген также может мутировать, образуя два гена, которые отличаются от исходного гена перед дупликацией. Дупликация генов считается движущей силой появления новых генов и, следовательно, изменений в нормальных биологических процессах. Процессы дупликации и мутации генов играют ключевую роль в эволюции.