Homolog sekvens

I molekylærbiologi er homologe sekvenser to eller flere nukleotidsekvenser, der deler en fælles evolutionær oprindelse, det vil sige at have homologi i betydningen molekylær evolution . To forskellige DNA- segmenter har sandsynligvis en fælles oprindelse som et resultat af speciering ( ortologi ), duplikering ( paralogi ) eller vandret genoverførsel . Homologien af DNA, RNA og proteiner er generelt udledes ligheder i sekvensen af nukleinsyrer eller oversat peptider  : stærke ligheder mellem sekvenser er angivelsen af en fælles oprindelse. Multiple sekvenssammenligning teknikker gør det muligt at angive, hvilke regioner af hver sekvens er homolog.

Identitet, lighed, tilbageholdelse

Sekvenshomologi er en tydelig forestilling om deres grad af identitet eller lighed. Således taler vi undertiden om "procent homologi" til at betyde "sekvenslighed" ved anvendelse af procentdelen af identiske rester (nævnte procentvise identitet ) eller procentdelen af ​​konservering af de fysisk-kemiske egenskaber af resterne ( f.eks. Leucin og isoleucin ., Nævnte procentdel af lighed ) for at kvantificere en "grad af homologi mellem sekvenser  ", hvilket er forkert terminologi: hvis sekvenser kan være mere eller mindre ens, er de på den anden side enten homologe eller ikke-homologe, men ikke kan være delvist homologe - de kan dog være delvist ens. Mere præcist vil vi tale om delvis homologi, når en sekvens har homologe segmenter, der ikke strækker sig over hele sekvensens længde, hvilket kan skyldes en fusion af gener  (in) .

Sekvenshomologi adskiller sig også fra tilbageholdelsen af ​​visse aminosyrerester , der spiller en specifik rolle i et protein , som forbliver den samme eller erstattes af rester med lignende fysisk-kemiske egenskaber i alle proteiner med samme funktion. Ligesom morfologiske og anatomiske træk kan sekvenser faktisk præsentere ligheder under virkningen af ​​en evolutionær konvergens eller endda tilfældigt, især for de korte segmenter, hvilket betyder, at de ikke er homologe, selvom de er ens.

Typologi af homologe sekvenser

Ortologi

Homologe sekvenser er ortologer, hvis de menes at have divergeret fra en fælles forfædresekvens som et resultat af speciering  : når en art opdeles i to arter, kaldes kopier af det originale gen i hver af de to nye arter ortologer. Dette udtryk blev introduceret i 1970 af specialisten inden for molekylær evolution Walter M. Fitch  (i) .

Ortologi defineres strengt ved eksistensen af ​​en fælles forfader. Da det er vanskeligt at fastslå den nøjagtige afstamning af gener på grund af duplikationer og omlejringer af genomer, der forekommer over generationer, kommer beviset for, at to gener er ortologer, normalt fra fylogenetiske undersøgelser, der bruger genlinjerne. De protein orthologer deler oftere - men ikke altid - den samme funktion fysiologisk i celler .

Paralogi

Homologe sekvenser er paraloge , hvis de menes at have afveget som følge af gen overlapning . To paraloge gener kan være til stede flere steder i genomet af den samme art eller mellem flere arter. Således hæmoglobin menneskelige og myoglobin den chimpanse paraloger.

Paraloge gener kan strukturere hele genomer og dermed i vid udstrækning forklare udviklingen af ​​genomer. Dette er for eksempel tilfældet med homeotiske kasser som Hox- gener hos dyr . Disse gener har ikke kun kendte duplikationer på deres kromosom, men også på tværs af hele genomet, hvorfor de findes på mange kromosomer i hvirveldyr , idet Hox AD- klynger er de mest undersøgte.

Det siges ofte, at ortologer har mere funktionelle ligheder end paraloger med sammenlignelig sekventiel lighed, men adskillige publikationer sætter spørgsmålstegn ved denne opfattelse.

Noter og referencer

  1. (in) Eugene V. Koonin , orthologs, Paralogs, and Evolutionary Genomics  " , Annual Reviews of Genetics , bind.  39, 30. august 2005, s.  309-338 ( PMID  16285863 , DOI  10.1146 / annurev.genet.39.073003.114725 , læs online )
  2. (i) Walter M. Fitch , Distinguishing Homologous Proteins from Analogous  " , Systematic Biology , bind.  19, nr .  2 Juni 1970, s.  99-113 ( PMID  5449325 , DOI  10.2307 / 2412448 , læs online )
  3. (i) Gang Fang, Nitin Bhardwaj, Robilotto Rebecca og Mark B. Gerstein , Kom godt i gang i Orthology Gene og Functional Analysis  " , PLoS Computational Biology , bd.  6, n o  3, 26. marts 2010Artikel n o  e1000703 ( PMID  20.361.041 , PMCID  2.845.645 , DOI  10,1371 / journal.pcbi.1000703 , læse online )
  4. (i) Jozsef Zákány og Duboule , rolle Hox gener Under hvirveldyr udvikling lemmer  " , Current forslag til afgørelse i Genetics & Development , Vol.  17, nr .  4, august 2007, s.  359-366 ( PMID  17644373 , DOI  10.1016 / j.gde.2007.05.011 , læs online )
  5. (i) Romain A. Studer og Marc Robinson-Rechavi , Hvor sikker kan vi være, at ortologer er ens, formål paraloge forskellige?  » , Trends in Genetics , bind.  25, nr .  5, Maj 2009, s.  210-216 ( PMID  19368988 , DOI  10.1016 / j.tig.2009.03.004 , læs online )
  6. (i) Nathan L. Nehrt Wyatt T. Clark, Predrag Radivojac og Matthew W. Hahn , Test af ortolog formodninger med Sammenlignende Funktionel Genomisk data fra Pattedyr  " , PLoS Computational Biology , bd.  7, n o  6, juni 2011, artikel nr .  e1002073 ( PMID  21695233 , DOI  10.1371 / journal.pcbi.1002073 , Bibcode  3111532 , læs online )