1 Menneskets genom

More documents

Recommendations

Info

18209 01.fm7 Page 32 Friday, March 3, 2006 12:37 PM 1 Menneskets genom flere typer domæner. Eksempler på det første er zinkfinger-motiverne (C2H2- og GATA-typerne). Det er domæner der gør proteinet i stand til at binde til DNA. Som det fremgår af tabellen har mennesket mere end 500 gener, hvor disse domæner forekommer. I bananfluen og gær forekommer disse domæner i færre antal gener hhv. 239 og 43. Disse forskelle er sandsynligvis resultatet af en evolutionær proces hvor exons fra forskellige gener er blevet kopieret og splejset sammen, såkaldt exon shuffling (Figur 1.22). Man har eksperimentelt påvist at visse af de komplekse proteiner hos mennesket har domæner som meget ligner bakteriers simple proteiner således at proteindomæner med meget grundlæggende biokemiske funktioner, har en høj grad af sekvenslighed selv mellem meget simple og meget komplekse organismer. Det funktionelle antal gener i et genom kan øges på andre måder, hvoraf man nu kender to typer usædvanlig gen-organisation: 1) overlappende gener, og 2) gener-i-gener. 32 NH 2 COOH EGF NH 2 COOH Chymotrypsin NH 2 COOH Urokinase NH 2 COOH Faktor IX NH 2 COOH Plasminogen Figur 1.22 Nogle resultater af exon shuffling. Hvert symbol repræsenterer en familie af proteindomæner, som hver består af 30-50 aminosyrer. Domænerne repræsenterer exons som på et tidspunkt i evolutionsforløbet er forenet for at danne nye, større og mere komplekse proteiner. Ud for hvert protein er angivet dets navn. EGF = epidermal growth factor. DNA-sekvens (L-strengen) Start Met Leu… 5'–CCAATGCTAA–3' …Gln Cys Stop Gen ND4 ND4L Figur 1.23 Overlappende gener i mitokondrie-DNA, jf. Figur 1.27. Begyndelsen af genet ND4 overlapper afslutningen af genet ND4L. Aminosyresekvenserne i hhv. begyndelsen og afslutningen af de to polypeptider er anført i trebogstavkode. Det ses at læserammerne for de to gener er forskudt i forhold til hinanden. Gener der overlapper hinanden har enten hver sin template-streng eller deres mRNA’er translateres i overlapsområdet i hver sin læseramme, dvs aflæsningen af mRNA-sekvenserne sker med forskellige og faseforskudte startpunkter. Overlappende gener findes ofte i små kompakte genomer som fx virusgenomer. De er sjældne i nukleære genomer fra højerestående eukaryoter. Der er et enkelt eksempel på et beskedent overlap i det kompakte mitokondriegenom (Figur 1.23). Den anden type, gener-i-gener, er derimod relativt hyppigt forekommende i nukleære genomer. Et eksempel herpå i det humane genom ses i neurofibromatose type 1-genet (NF1) som i intron 35 indeholder tre små gener, OMG, EVI2A og EVI2B (Figur 1.24). Hvert af disse »interne« gener er igen opdelt i egne exons og introns. Sådanne gener transkriberes ofte omvendt i forhold til værtsgenets transkriptionsretning – eller, sagt med andre ord, disse »interne« gener har værtsgenets ikke-template-streng som deres egen template-streng. Et andet eksempel er snoRNA-gener (small nucleolar RNA, som er ikke-kodende RNA der kemisk modificerer andre RNA’er) som ligeledes er beliggende i andre geners intron-sekvenser.
18209 01.fm7 Page 33 Friday, March 3, 2006 12:37 PM 3’ 5’ Neurofibromatose type 1-genet Intron 35 OMG EVI2B EVI2A 5kb Genfamilier: Multigenfamilier og superfamilier Når man taler om genfamilier er det vigtigt at huske at det humane genom, som det ser ud i dag, er resultatet af en lang evolutionær proces som stadig pågår. Genfamilier kan inddeles efter deres evolutionære og strukturelle fællesskab (Boks 1.5). Den ene familie defineres som en gruppe af gener eller proteiner, der har sekvenshomologi med relaterede overlappende funktioner og hvor der er et klart evolutionært slægtskab. Er det en gruppe af proteiner eller gener, hvor der er en fælles evolutionær oprindelse, men hvor der ikke er overlappende funktioner, defineres de som tilhørende en superfamilie. Det er værd at bemærke at et protein eller gen godt kan til- 5’ 3’ Figur 1.24 Gener-i-gener. Forekommer relativt hyppigt i det nukleære genom, hvor genet er indeholdt i en intron af et andet gen. Et eksempel herpå er neurofibromatose type 1 genet, som indeholder tre små gener (OMG, EVI2A og EVI2B) i intron 35. Hvert af de små interne gener har egne exons og introns. Generne er skitseret på deres template-streng og pilene viser transkriptionsretningen (jf. Figur 1.16). OMG = oligodendrocyte myelin glycoprotein EVI = ectopic viral integration site Boks 1.5 Klassifikation af genfamilier med angivelse af kendte antal (oktober 2004). 1. Familier, hvor der er et klart evolutionært slægtskab (2845 familier). 2. Superfamilier, hvor der er en fælles evolutionær oprindelse (1539 superfamilier). 3. Protein-domæner (folds), hvor der eksisterer strukturelle ligheder (945 foldninger). α-globin-genklyngen Kromosom 16p Genomets struktur ζ ψζ ψα2 ψα1 α2 α1 θ 5’ 3’ β-globin-genklyngen Kromosom 11p ε Gγ Aγ ψβ δ β 5’ 3’ 0 20 40 60 kb Figur 1.25 Menneskets α- og β-globin-genklynger. Begge klynger indeholder gener som udtrykkes på forskellige trin i individets udvikling. Gen-klyngerne indeholder flere pseudogener (ψζ, ψα1, ψα2, ψβ og θ), se side 34. høre flere superfamilier. Hvis der er områder, domæner, hvor der kun er mindre, strukturelle ligheder mellem proteiner eller gener, kan de inddeles herefter. Visse genfamiliers gen-ekspression er mere eller mindre fælles mens andre ikke har koordineret regulation heraf. Disse forskelle synes at være resultatet af en evolutionær proces som har haft betydning for deres genomiske organisation. Hvis man ser på hvordan de forskellige genfamilier er organiseret i genomet kan man skelne mellem tre overordnede typer af arrangementer: 1. Familier, hvor generne ligger i relativt tætte klynger (clusters) og som har et evolutionært og funktionelt slægtskab. Som eksempler herpå kan nævnes multigenfamilien for ribosomalt RNA (rRNA) og histon-multigenfamilien. Andre genfamilier har lidt mere forskelligartede funktioner, hvor de bedst kendte eksempler er α- og β-globin-generne, som er beliggende på hhv. kromosom 16p og 11p (Figur 1.25). Man regner med at de er opstået ved gentagne duplikationer i løbet af hvirveldyrenes evolution gennem de 33
Page 1 and 2: 18209 01.fm7 Page 13 Friday, March
Page 19: 18209 01.fm7 Page 31 Friday, March

1 Menneskets genom

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?