比较基因组学之-同源基因概念

最近看文献,有两个词Homologs Orthologs的含义总是分不清,查了一下,结果需要学习的东西越查越多。

直系同源基因 - Orthologous genes (or orthologs),概论参考链接:

https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-3-642-27833-4_1731-3

Homologs(同源基因): 来源于共同祖先的相似序列为同源序列,强调shared ancestry,即来自共同祖先的基因或蛋白,甚至性状。但是,相似序列不一定是同源序列。

Orthologs(直系同源基因): homolog的一种,来自于不同物种的,由垂直家系(物种形成)进化而来的基因,并保留了与原始基因有相同的功能。

即在两个物种形成之前,是它们共同祖先里面的一个基因,随着进化出不同物种,该基因在不同物种中分别存在,是不同物种里的相同基因。

Paralogs(旁系同源基因): 也是homolog的一种,在同一物种中的来源于基因复制的基因,可能会进化出与原来基因相关的新功能基因。

即gene duplication的产物。可以存在同一个基因组里,也可以存在不同的物种里。根据gene duplication跟物种形成的先后顺序,可以是in-paralogs(物种形成在前,gene duplication在后),这种只能是在同一个基因组里。如果是gene duplication在前,物种形成在后,叫做out-paralogs,这种可能在同一个基因组,也有可能不在。

xenologs(异同源): 通过水平基因转移,来源于共生或病毒侵染所产生的相似基因。异同源的产生不是垂直进化而来的,也不是平行复制产生的,而是由于原核生物与真核生物的接触,比如病毒感染,在跨度巨大的物种间跳跃转移产生的。

水平基因转移:指在不同生物个体间或单个细胞内部细胞器之间,遗传物质的交流。

生物学意义:

Homologs: 通常来讲比较保守,在不同物种里面都有,最有重要的功能。

Orthologs: 直系同源基因由物种进化形成,常用来构建系统发育树;

Paralogs: 旁系同源基因,往往功能相似,也有不同的,基因加倍产生,慢慢形成了冗余基因,是物种进化重要的来源材料,在使用直系同源基因构建系统进化树的时候要区分一下,否则会影响结果。

构建系统发生树的意义:

1.对于一个未知的基因或蛋白质序列,确定其亲缘关系最近的物种。

2.预测一个新发现的基因或蛋白质的功能。

3.有助于预测一个分子功能的走势。

4.追溯一个基因的起源。

用什么序列建树?

如果DNA序列两两间的一致度大于70%,选用DNA序列。

如果DNA序列两两间的一致度小于70%的话,DNA序列和蛋白质序列都可以用。凭经验而言,选用蛋白质序列。

参考:

https://www.docin.com/p-2085228437.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-257922-1292598.html

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