Genski klaster

Genska porodica je skup homolognih gena unutar jednog organizma. **Genski klaster** je grupa od dva ili više gena unutar DNK organizma koji kodiraju slične polipeptide ili proteine, koji zajedno dijele uopćenu funkciju i često se nalaze unutar nekoliko hiljada parova baza jedan od drugog. Veličina klastera gena može značajno varirati, od nekoliko gena do nekoliko stotina gena. Ovi klasteri gena uključuju Hox klaster gena, ljudski β-globinski klaster gena za četiri klasterizirana ljudska hormona rasta (hGH)/horionski somatotropinskih gena.

Konzervirani klasteri gena, kao što su Hox i klaster gena za ljudski β-globin, mogu se formirati kao rezultat procesa "duplikacije i divergencije gena". Gen se umnožava tokom ćelijske diobe, tako da njegovi potomci imaju dvije kopije gena kraj-do-kraja, gdje je imao jednu kopiju, koja u početku kodira isti protein ili na drugi način ima istu funkciju. U toku kasnije evolucije, oni  divergiraju, tako da proizvodi za koje su kodirani imaju različite, ali povezane funkcije, pri čemu su geni još uvijek susjedi na hromosomu.

Ohno je teoretizirao da je porijeklo novih gena tokom evolucije ovisilo o umnožavanju gena. Kada bi u genomu neke vrste postojala samo jedna kopija gena, proteini transkribovani iz ovog gena bili bi bitni za njihov opstanak. Budući da je postojala samo jedna kopija gena, oni nisu mogli proći mutacije koje bi potencijalno rezultirale novim genima; međutim, umnožavanje gena omogućava esencijalnim genima da prođu mutacije u dupliranoj kopiji, što bi na kraju dovelo do novih gena tokom evolucije.  Mutacije u dupliciranoj kopiji su tolerirane jer je originalna kopija sadržavala genetičke informacije za funkciju osnovnog gena (divlji tip). Vrste koje imaju klastere gena imaju selektivnu evolucijsku prednost jer prirodna selekcija mora održati takve gene zajedno.  U kratkom vremenskom periodu, nova genetička informacija koju pokazuje duplirana kopija esencijalnog gena ne bi poslužila kao praktična prednost; međutim, tokom dugog, evolucijskog vremenskog perioda, genetičke informacije u dupliciranoj kopiji mogu proći kroz dodatne i drastične mutacije u kojima su proteini dupliciranog gena imali drugačiju ulogu od onih originalnog esencijalnog gena. Nepoznat je tačan broj gena sadržanih u dupliciranom Protohox klasteru; međutim, postoje modeli koji sugeriraju da je duplicirani klaster Protohox izvorno sadržavao četiri, tri ili dva gena.

U slučaju da je klaster gena dupliciran, neki geni mogu biti izgubljeni. Gubitak gena zavisi od broja gena koji potiču iz genskog klastera. U modelu četiri gena, ProtoHox klaster je sadržavao četiri gena koji su rezultirali u dva klastera blizanaca: Hox klaster i ParaHox klaster. Međutim, koregulacija i na taj način koordinirana ekspresija gena ne može pokrenuti formiranje klastera gena. tako formiranje grupiranih gena stvara visoku lokalnu koncentraciju citoplazmatskih proteinskih proizvoda. U bakterijama uočena je prostorna segregacija proteinskih proizvoda; međutim, model molarnosti ne razmatra kotranskripciju ili distribuciju gena koji se nalaze unutar operona. Utvrđeno je da su u klasteru gena dijelovi DNK sekvence gena identični u sadržanim genima. Dok geni u klasteru gena kodiraju slične proteine, identični proteini ili funkcionalne RNK su kodirani tandemski raspoređenim genima. Nejednaka rekombinacija, koja mijenja broj ponavljanja postavljanjem dupliciranih gena pored originalnog gena. Za razliku od klastera gena, tandemski raspoređeni geni se brzo mijenjaju kao odgovor na potrebe okoline, uzrokujući povećanje genetićke složenosti. Ektopijska konverzija gena događa se kada se jedna homologna sekvenca DNK zamijeni drugom. Takva konverzija gena je pokretačka snaga za usklađenu evoluciju porodica gena.

Tandemski raspoređeni geni su neophodni za održavanje velikih porodica gena, kao što je ribosomska RNK. U eukariotskom genomu, tandemski raspoređeni geni čine ribosomsku RNK. Tandemsko ponovljene rRNK su neophodne za održavanje transkripta RNK. Jedan RNK gen možda neće biti u stanju da obezbedi dovoljnu količinu RNK. U ovoj situaciji, tandemska ponavljanja gena omogućavaju da se obezbedi dovoljna količina RNK. Naprimjer, ćelije ljudskog embriona sadrže po 5–10 miliona ribosoma i udvostručuju se u roku od 24 sata. Da bi se obezbijedio značajan broj ribosoma, višestruke RNK-polimeraze moraju uzastopno transkribovati više rRNK gena.

## Reference 

Kategorija:Geni