tema roman (3) (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Santiago de Compostela
Grado Biología - 4º curso
Asignatura genética humana
Año del apunte 2017
Páginas 4
Fecha de subida 21/06/2017
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- - - Puede ocurrir que esta nueva copia siga codificando el mismo producto y esto va a estar evolutivamente favorecido si para la célula es ventajosos producir gran cantidad de este producto, por ejemplo RNAt o genes que codifican para histonas.
Otra posibilidad es que exista algún tipo de presión selectiva que favorezca la aparición de mutaciones en la copia que en último término conduzcan a la formación de un nuevo producto. Así hay muchas proteínas que cumplen funciones diferentes pero resultan de genes que sufrieron duplicaciones en el pasado, por ejemplo la trombina que viene de una duplicación del gen que codifica para la tripsina. Si existe una presión selectiva en este sentido lo que va a ocurrir es que ocurran cambios no sinónimos que por lo tano van a provocar cambio aminoacídicos. Generalmente cuando comparamos genes homólogos lo que observamos son más cambios sinónimos que no sinónimo (porque sino se altera la función, están sometidos a selección negativa) pero en este caso es todo lo contrario, observamos más cambios no sinónimos que sinónimos (esto posibilita el cambio de función) Esa nueva copia acumule mutaciones, ya que la función no se ve a amenazada porque hay una duplicaicón, y como consecuencia esa nueva copia degeneren y se pierda. Se transforma en un pseudogen.
Las mutaciones son al azar y por lo tanto introducimos cambios aleatorios, y el 75% son cambios no sinónimos, implicarían el reemplazamiento del aminoácido. Cuando comparamos genes ortólogos vemos que cuando existe variación casi siempre son cambios sinónimos, cambios que no suponen una alteración primaria de la estructura (por ejemplo el caso de la insulina, algunos cambios pero no se traducían en cambios en la secuencia aminoacídica). Esto nos está indicando es que estos genes que codifican para proteínas están sujetos a fuerte selección negativa. Si afectan a la función, los cambios afectarían negativamente (serían perjudiciales), son retiradas por la selección o se mantienen en frecuencias muy bajas. Esto es lo que le ocurría un gen duplicado si está favorecido que mantenga la función inicial. La proteína está bien diseñada por la selección natural por eso esos cambios lo más probable es que sean deletéreos, por lo que va habiendo muy poco cambio no sinónimo Si lo que está favorecido es un cambio de función entonces vamos a observar un exceso de sustituciones no sinónimas respecto a la expectativa neutral. Puede haber mutaciones que no sean deletéreas, que sean favorables, y que además van a estar favorecidas por la selección natural. Si además cambia la función, la selección natural actuando de esta manera, selección positiva, va a caracterizar esa nueva copia que está evolucionando hacia el desempeño de una nueva función.
Podemos estimar la tasa evolutiva o la tasa de cambio no sinónimo por sitio sinónimo y la tasa de cambio sinónimo por sitio no sinónimo. dN/ds    Esta ratio si es uno es lo que cabría esperar bajo estricta neutralidad. Si el locus no tiene relevancia desde el punto de vista funcional ni afecta a la fitness.
Si el locus está sometido a selección negativa esperamos que exista un mayor número de cambios sinónimos, por lo tanto sería inferior a uno Es superior a uno si lo que encontramos es un exceso de cambios no sinónimos TEMA: GENÉTICA EVOLUTIVA 9 Un ejemplo es el de la lisozima. Es una enzima que cumple función defensiva, rompe las paredes bacterianas. En mamíferos hay una pequeña expresión en la región pilórica del estómago con excepción del languro. Este primate se alimenta básicamente de hierba y hojas, su estómago ha evolucionado paralelamente a rumiantes, de hecho tiene un segundo estómago donde son frecuentes bacterias simbiontes y ahí existe una sobreexpresión de lisozima. La expresión de lisozima en languro está evolucionando desde una función defensiva a una función puramente digestiva. Cuando se compara con la de saliva o lagrimas se ve un exceso de sustituciones no sinónimas, algunas de las cuales mejorar su actividad en el pH ácido.
De manera análoga ha ocurrido con genes que sabemos que han surgido de duplicaciones.
Trombina y pepsina, son dos enzimas que han derivado de la duplicación de una misma secuencia y que han evolucionado por selección positiva.
Se podría referir incluso a la partes de una proteína, pueden evolucionar a diferentes velocidades. Unas puedes estar sometidas a selección positiva y otras no, e incluso algunas partes ser neutrales. Un caso paradigmático es el de la hemaglutinina presente en la cápside de los virus (gripe principalmente). Ejemplo de selección positiva. Otro ejemplo en humanos es el los genes del CMH, cuando más variables sean estos genes mayor capacidad del organismo de responder La tercera posibilidad es que dado que la función está cubierta por la copia original se relaja la presión selectiva y empieza a acumular mutaciones y por lo tanto se convierte en un pseudogen. Tenemos aproximadamente el mismo número de genes que de pseudogenes, excluyendo los que son de origen viral. Podemos clasificarlos en tres tipos - - Pseudogenes únicos o unitarios: son genes que han perdido la función pero que no están duplicados, sino que se ha perdido la función. Esto puede ocurrir especialmente si cambia el ambiente. Un gen puede ser muy importante en un determinado ambiente pero si este cambia a lo mejor esta función va siendo progresivamente menos importante, por lo que se relaja la presión sobre él y como consecuencia acumula mutaciones y se pierde la función. Un ejemplo es el pseudogen GULO que se encuentra en el cromosoma 8. En humanos no es función pero es funcional en otros mamíferos, por ejemplo en perros y gatos, y codifica para una proteína que es la Lgulonolactona oxidasa que participa en la síntesis endógena de vitamina C. La síntesis endógena no es necesaria porque tomamos cantidades de vitamina C en la dieta. Si comparamos el pseudogen con el gen funcional está mutado en un 20%, esto nos indica que el pseudogen perdió la función hace mucho tiempo. se ha podido estimar cuando ha podido ocurrir esa pérdida de función, y la cifras es hace unos 63 millones de años. Además hay algunos autores que esta pérdida de función ha sido beneficiosa porque con esta nueva dieta la pérdida de síntesis aumenta los niveles de ácido úrico y los efectos de la fructosa en la ganancia de peso.
Pseudogenes derivados de una duplicación: un ejemplo interesante es el gen que codifica para la glucocerebrosidasa que es una encima que participa en el metabolismo de glucolípidos. Cuando comparamos el gen con el gen de humanos, chimpancé, orangután y gorila, vemos que el gen duplicado perdió la función. En orangután, la TEMA: GENÉTICA EVOLUTIVA 10 segunda copia sigue siendo funcional. Cuando comparamos humano, chimpancé y gorila, el pseudogen se localiza en el mismo sitio y en la segunda copia presentan una pequeña delección que es la responsable de la pérdida de función (delección de 55 pb) que hizo que el gen perdiera la función, mientras que en orangután no encontramos la delección. Si comparamos esta región con un platirrino, vemos que solamente tiene una única copia de un gen. La duplicación se produjo con posterioridad a la separación con los platirrinos, mientras que la delección se produjo después de la separación con el orangután.
Un ejemplo en humano son los genes que codifican para la hemoglobina, codifican para distintos tipos de hemoglobina que se expresan en diferentes fases del desarrollo, y provienen de duplicaciones. Tenemos 13 loci que codifican para la hemoglobina, cuatro funcionan en adultos y de las nueve versiones restantes cuatro son pseudogens y cinco son funcionales en el feto. Se distribuyen en dos grupos: alfa y beta. El grupo alfa tiene cuatro genes y tres pseudogenes, y el grupo beta cinco genes y un pseudogen. Este único pseudogen tiene una secuencia que está muy mutada, un 30% y está presenta en todos los grandes primates. Si nos fijamos en el grupo alfa vemos que hay un psedugen que es psi-zeta que es exclusivo de humanos y es casi idéntico al gen zeta que es funcional en el feto. Cuando uno va a chimpancé observa que no tienen el pseudogen pero tiene dos copias de zeta, y la segunda copia ocupa el mismo lugar que el pseudogen en humanos.
- Retropseudogenes: no confundir con los pseudogens de origen viral. Son copias no funcionales de genes que han sido retrotranscritos como consecuencia de que tenemos componentes virales como la retrotranscriptasa. Lo que los caracteriza es que no tienen intrones, generalmente careces de promotores y se puede apreciar un vestigio de la cola de poli A. Como ejemplo tenemos los retropseudogenes del citocromo C, concretamente hay 49 pseudogenes del citocromo C Un ejemplo de pseudogen es el pseudogen NANOG humano porque tenemos 10 pseudogenes, todos ellos compartidos con el chimpancé localizados en el mismo sitio, menos el NANOG situado en el cromosoma 8. El gen funcional es responsable de que las células embrionarias puedan reproducirse indefinidamente. Hay una secuencia Alu en la región 3’ UTR, que está presente en el gen original. Esto es posible porque todos los genes NANOG son compartidos TEMA: GENÉTICA EVOLUTIVA 11 menos el que tiene la secuencia Alu, pero la secuencia Alu está en el gen funcional. La secuencia Alu se movió con posterioridad a los 10 pseudogenes. El pseudogen 8 se formó con posterioridad a la excisión con el linaje del chimpancé, se formó solo en el linaje humano.
Cuando comparamos NANOGp8 con el original es la secuencia más parecida, indicando que es el pseudogen más reciente. Ocurrió hace menos de 6-7 ma. La secuencia Alu se insertó en el extremo 3‘ UTR después de que se formaran los 10 pseudogenes NANOG. Esto es un ejemplo de cómo podemos ver aspectos de la genética humana estudiando la evolución.
TEMA: GENÉTICA EVOLUTIVA 12 ...

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