Ewolucja genów i genomów
Rozmiar genomu Eukaryota
2
1 pg DNA = 1Gzasad
Alexandrium tamarense
Około 140
chromosomów
200 pg
DNA/komórkę
Rośliny do 150 pg
Ciągła reorganizacja genomu
Bloki genów zachowane
Syntenia genów rzodkiewnika, ziemniaka i winorośli
Rearanżacja chromosomów
Kompresja i ekspansja genomu
4
Białko HTT
odpowiedzialn e za chorobę Huntingtona
67 eksonów u człowieka i
ryby Takifugu
Corradi N , Slamovits C H Briefings in Functional Genomics 2011;10:115-124
© The Author 2010. Published by Oxford University Press. All rights reserved. For permissions, please email: journals.permissions@oup.com
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Copyright © 2002, Bruce Alberts, Alex
Gęstość intronów w genomach Eukarya
Eksonowa teoria genów
6
Walter Gilbert 1987
Elegancka hipoteza
Dystrybucja intronów nie potwierdza jej
Tasowanie
eksonów głównie u kręgowców
Brown TA. Genomes. 2nd edition. Oxford: Wiley- Liss; 2002. Available from:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21128/
Pochodzenie intronów jądrowych
Być może od intronów grupy II
P Dolezal et al. Science 2006;313:314-318
Published by AAAS
Genom komórkowy i proteomy w
przedziałach komórkowych
Wędrówka genów między przedziałami
Geny
akumulują się w jądrze
Genomy mitochondrialne
10
Rickettsia
bliski krewny mitochondriów
Jacoba, Reclinomonas
Excavata mają najwięcej genów mitochondrialnych
Geny organellarne
Geny uciekają z organelli
Drobna część została
Fotosynteza i oddychanie
Translacja
Hipoteza hydrofobowa (ale Rubisco-LSU)
Hipoteza CORR (co- location for redox regulation)
Geny chloroplastowe
12
W genomach chloroplastowych zostały geny kodujące białka położone blisko centrów
aktywnych
Ewolucja przez duplikacje genów
Hemoglobina
Ewolucja przez duplikacje genów
Ohno, Susumu.
(1970). Evolution by gene
duplication.
Nowe geny mogą powstać
przez duplikacje
DNA
RNA
od innego organizmu (gatunku)
14
Duplikacja genów
Ohno, Susumu.
(1970). Evolution by gene
duplication.
Richard C Moore , Michael D Purugganan
The evolutionary dynamics of plant duplicate genes
Current Opinion in Plant Biology Volume 8, Issue 2 2005 122 - 128 http://dx.doi.org/10.1016/j.pbi.2004.12.001
Dzisiejsza wersja.
Duplikacja genów
Geneza i ewolucja genów homeotycznych
Duplikacja i tasowanie domen białkowych
18
Kasetowa budowa białek
Duplikacje domen
Niezależne od intronów Białko ANK1 z
Duplikacja i tasowanie domen białkowych
20
Tasowanie eksonów
Tkankowy aktywator plazminogenu
Plazminogen
EGF
Kringle
Kasetowa budowa białek osocza krwi
Białka
tPA
Czynnik XII
HGFA
Fibronektyna
Domeny
K, Kringle
P, proteaza
E, EGF-podobna
Pr, bogata w prolinę
F, Fibronektyna typ I (‘finger’)
II, Fibronektyna typ II Martijn et al. Physiological responses to protein aggregates:
Poliploidyzacja u roślin
22
Wielokrotna duplikacja genomu u roślin nasiennych
Jiao et al. Ancestral polyploidy in seed plants and angiosperms 5 M AY 2 0 1 1 | V O L 4 7 3 | N AT U R E
Heksaploidalna pszenica
Prawdopodobnie z udziałem człowieka
Syntenia
24
Dwukrotna duplikacja genomu
~58 milionów lat temu i <13 milionów lat temu
Po odgałęzieniu, kolejno winorośli i lucerny
ND Young et al. Nature 000, 1-5 (2011) doi:10.1038/nature10625
Rozmnażanie bezpłciowe
Głównie Prokaryota, ale też u Eukaryota
Skomplikowany cykl
komórkowy u Eukaryota homologiczny z
podziałem
komórkowym bakterii
26
Homologiczne białka
cytoszkieletu u Eukaryota i
Prokaryota
Cały proces
można uznać za homologiczny
Cykl komórkowy u bakterii
Gitai (2005) The New Bacterial Cell Biology: Moving Parts and Subcellular Architecture. Cell 120, 577–586.
http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2005.02.026
Tubulina i białko FtsZ
mają aktywność GTPazy i wspólną domenę
białkową
Inne homologiczne białka cytoszkieletu
bakterii to MreB, ParM i CreS
Występują u eubakterii i archeanów
Wspólne pochodzenie białek cytoszkieletu
FtsZ Tubulina
Wspólne pochodzenie białek cytoszkieletu
28
Struktura drugorzędowa i przyrównanie sekwencji białka FtsZ z M. jannaschii oraz tubulin ze świni
Faguy & Doolittle (1998) Cytoskeletal proteins: The evolution of cell division. Current Biology 8, R338 - R341 http://dx.doi.org/10.1016/S0960-9822(98)70216-7
Białko FtsZ odpowiada za
podział komórki a białko CreS za jej kształt
Białko MreB
odpowiada za kształt komórki, jej
polarność i
segregacje materiału genetycznego
Ich ekspresja jest
zsynchronizowana w czasie i przestrzeni
Wspólne pochodzenie cytoszkieletu
Płeć i rozmnażanie płciowe
30
To proces jednokomórkowy
Wiele eukariontów rozmnaża się bezpłciowo
Powstał u prokariontów i rozwinął się u wczesnych eukariontów
zapewne dzięki rekombinacji
Daje przewagę ewolucyjną (w większości sytuacji)
Kosztuje
Wysiłek zlokalizowania i skłonienia partnera
Skomplikowanie cyklu komórkowego
Płeć
Potomstwo
niejednakowe genetycznie
Copyright © Pearson Education, Inc. or its
Pozwala to na szybsze dostosowanie się
populacji do zmiennych warunków otoczenia
przez pozbycie się genów szkodliwych i
przechowanie lepszych genów na przyszłość
Poliploidyzacja
Płodne potomstw o
32
