Основы молекулярной биологии. Часть 2: Молекулярные генетические механизмы - А.Н. Огурцов 2011

Геномика и протеомика
Размер геномов

Сочетание методик секвенирования и компьютерных алгоритмов поиска генов позволили обнаружить все гены, в которых закодированы белки, у многих организмов. На рисунке 116 изображено полное число белковых генов в некоторых эукариотических геномах, которые были полностью секвенированы.

Рисунок 116 - Сравнение общего количества и специализации белковых генов в геномах различных эукариот

Функции приблизительно половины белков, закодированных в этих геномах, либо уже известны, либо были предсказаны на основе компьютерного сравнения генных последовательностей с аналогами. Оказалось, что размер генома не коррелирует с нашим интуитивным представлением о биологической сложности организма.

Например, круглый червь-нематода Caenorhabditis elegans имеет больше генов, чем плодовая мушка Drosophila melanogaster, хотя организм последней намного более сложно организован и её поведение существенно более разнообразное, чем у червя.

И совсем неожиданным оказался тот факт, что геном человека всего лишь приблизительно вдвое превышает геном нематоды, при всей колоссальной разнице в их строении и функциях.

Понятно, что простое "арифметическое" различие в количестве генов не может быть критерием различия биологической сложности организмов. Однако некоторые биологические процессы могут существенно разнообразить "ассортимент" экспрессируемых белков в высших прокариотах.

1. Во-первых, это явление альтернативного сплайсинга про-мРНК, которое позволяет получать различные функциональные копии мРНК с одного гена.

2. Во-вторых, различные посттрансляционные модификации белков приводят к появлению их функционального различия.

3. И, наконец, в различных организмах различие в функциях может быть объяснено качественным отличием во взаимодействиях между белками, их различной ассоциацией и различиями в их интеграции в разные метаболических процессы.

До сих пор не определены специфические функции многих генов и белков, наличие которых предсказывает сравнение геномных последовательностей. И по мере исследования всё большего числа конкретных белков всё большего числа организмов и деталей их взаимодействия, будет расти уровень понимания комплексности и многоплановости генетических основ сложных биологических систем.