Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 3. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 336 с.

26. Видообразование и макроэволюция 247

Рис. 26.26. Два строительных блока гена JgVH мыши рСh108А. Прототип А - это участок последовательности, изображенный в правой части рис. 26.25; прототип Б - на том же рисунке в центре. Под прототипами изображены их узнаваемые копии с указанием доли последовательности (в %), гомологичной прототипу. Копии расположены на	рисунке в том же порядке, что и в гене. Числа над нуклеотидами означают их положение в полной нуклеотидной последовательности, числа внизу - положения аминокислот в полипептидной цепи. (По S. Ohno et al., 1982, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 132-136.)

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 3. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 336 с.

248 Эволюция генетического материала

Рис. 26.27. Эволюция экзонов, кодирующих спиральный участок полипептидной цепи коллагена α 2(1) курицы. Вверху изображены нуклеотидная и кодируемая ею аминокислотная последовательности строительного блока. Неравный кроссинговер между двумя экзонами длиной по 54 п. н. мог привести к образованию экзона длиной 99 п. н.	и остатка длиной 9 п. н. Затем в результате неравного кроссинговера между экзоном длиной 99 п. н. и одним из экзонов по 54 п. н. могли образоваться экзоны длиной 108 и 45 п.н. (По W.-H. Li. In: Evolution of Genes and Proteins, ed. by M. Nei and R. Koehn, Sinauer, Sunderland, Mass pp. 14-37, 1983.)

турообразующий белок костей, хрящей, соединительной ткани и кожи у позвоночных. Ген коллагена курицы имеет длину около 34 т. п. н. и содержит более 50 экзонов. Установлены нуклеотидные последовательности 21 экзона, кодирующего спираль коллагена; два из них имеют длину по 45п.н., 12 - по 54п.н., 4 - по 99 п.н. и 3 - по 108 п.н. Во всех случаях длина кратна 9 п. н. - тройке триплетов, кодирующих последовательность аминокислот типа Glu—X—Y, где X и Y часто бывают представлены пролином. На рис. 26.27 изображена гипотетическая схема эволюции этих экзонов от исходного строительного блока длиной 54 п.н. В табл. 26.11 приведены некоторые другие примеры удлинения генов посредством тандемных повторов «строительных блоков».

Некоторые гены, по-видимому, эволюционно возникли в результате слияния более мелких исходных предковых генов, осуществлявших различные функции; потомство этих предковых генов образует различные экзоны современных генов. В таких случаях каждый экзон кодирует определенный белковый домен, т.е. часть белковой молекулы с определенными функциями, гомологичными функциям, кодировавшимся простым предковым геном. Константный участок тяжелой цепи иммуноглобулина γ состоит из трех структурных доменов CH₁, CH₂ и СН₃. Каждый домен осуществляет собственную функцию: СН₃ участвует во взаимодействиях клеточной поверхности, СН₂ - в фиксации комплемен-

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 3. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 336 с.

26. Видообразование и макроэволюция 249

Таблица 26.11. Белки с дуплицированными блоками. (По W.C. Barker et al. Atlas of Protein Sequence and Structure, vol. 5, Suppl. 3, ed by M. O. Dayhoff, National Biomédical Research Foundation, Washington, D.C., 1978, pp. 359-362.)
Полипептид	Общее число аминокислот	Число аминокислот на один повтор	Число повторов
Иммуноглобулин : ε-цепь, участок С	423	108	4
Иммуноглобулин : γ-цепь, участок С	329	108	3
Сывороточный альбумин	584	195	3
Парвальбумин	108	39	2
Ингибитор протеазы сои	71	28	2
Ингибитор протеазы подчелюстной железы	115	54	2
Ферредоксин (Clostridium pasteurianum)	55	28	2
Плазминоген	790	79	5
Кальций-зависимый регуляторный белок	148	74	2
Тропомиозин -цепи	284	42	7

та, a CH₁ служит точкой крепления легкой цепи. Кроме того, существует «шарнирный» участок, разделяющий две части молекулы иммуноглобулина. Рестрикционный анализ и секвенирование показывают, что ген состоит из трех экзонов, каждый из которых кодирует определенный домен белка, и четвертого экзона, кодирующего шарнирный участок.

В генах гемоглобина средний экзон кодирует домен белка, содержащий сайты, ответственные за связывание гема. Этот домен может быть предком мини-глобина, служившего переносчиком гема. Два фланговых экзона кодируют участки полипептидной цепи, окружающие продукт центрального экзона (рис. 26.28). Ген, кодирующий ADH Drosophila melanogaster, также состоит из трех экзонов, разделенных двумя интронами длиной 65 и 70 п. н. Один экзон кодирует участок из 140 аминокислотных остатков, ответственный за связь с коэнзимом. Более длинный интрон отделяет этот участок от элементов, детерминирующих каталитическую активность.

Дупликация гена часто сопровождается постепенной дивергенцией дуплицированных генов, в результате чего они приобретают в процессе эволюции различные, хотя и родственные функции. Примерами могут служить гены иммуноглобулинов (гл. 16) и глобинов (рис. 21.13). Установлено существование гомологии между дегидрогеназами, а также в других семействах ферментов, осуществляющих хотя и существенно различные, но все же родственные функции. У бактерии Acinetobacter обнаружена гомология между генами, кодирующими ферменты, которые осуществляют последовательные этапы единой цепи метаболических реакций (лактаза, декарбоксилаза, гидролаза и трансфераза); вероятно, эти гены произошли от одного предкового гена.

Псевдогенами называют участки ДНК, обладающие высокой гомологией с функциональными генами, но несущие либо nonsense-мутацию, либо мутацию со сдвигом рамки считывания, что лишает псевдогены