Гомологія (біологія)

Гомоло́гія (від дав.-гр. ὅμοιος — «той же» + λογος — «слово», «закон») — спільне походження біологічних структур або зіставних частин порівнюваних об'єктів. У біології поняття гомології використовується в порівняльній анатомії з середини 19 століття, і — у ревізованому вигляді — у порівняльних дослідженнях геномів. В рамках еволюційної біології, гомологія інтерпретується як схожість, обумовлена походженням від загального попередника. Гомологічність генетичної послідовності часто пропонує загальну функцію, і хоча це правило не завжди правильне, воно часто використовується як перший крок порівняння генів.

Принцип гомології: Біологічні взаємовідношення (показані кольорами) кісток передніх кінцівок хребетних було використано Чарлзом Дарвіном як аргумент на користь еволюції

У старій літературі поняття гомології використовується в спорідненому, але дещо іншому значенні, таке використання можна знайти в роботах М. І. Вавилова і пізніших авторів про закон гомологічних рядів у спадковій мінливості.

Гомологія послідовностей

Дві послідовності, нуклеотидні чи пептидні, вважаються гомологічними, якщо вони мають спільне еволюційне походження. Гомологічність є якісною, а не кількісною ознакою, тому у неї немає ступенів. Зазвичай гомологічні пептидні чи нуклеотидні послідовності мають високий рівень ідентичності. Проте, нерідко впродовж еволюції вони набувають значних відмінностей. Наприклад, амінокислотні послідовності людських β-глобіну та нейроглобіну ідентичні всього на 22 %. З іншого боку, як правило, просторові структури білків розходяться значно повільніше, внаслідок чого більшість гомологічних білків все ще мають схожу форму[1].

Гомологічні послідовності можуть бути ортологічними або паралогічними. Ортологами називають гени різних видів, що виникли зі спільного предкового гена у процесі видоутворення. Паралогами називають гомологічні послідовності одного виду, що виникли внаслідок дуплікації генів. Прикладом ортологів можуть бути гени міоглобіну миші і людини, вони виконують однакову однакову функцію в обидвох організмів. Прикладом паралогів — α-1 і α-2 глобіни людини, продукти цих генів відрізняються за розподілом в тканинах, закономірностями експресії впродовж розвитку і поширеністю. Паралоги часто мають різні, хоч і пов'язані функції. Гени різних видів, які виникли внаслідок дуплікації (наприклад α-глобін миші і β-глобін людини) не вважаються ні паралогічними, ні ортологічними, а просто гомологічними[2].

Для оцінки ідентичності послідовностей використовують попарне вирівнювання. При цьому, якщо існує вибір між порівнянням пептидних і нуклеотидних послідовностей, зазвичай, більш інформативним є порівняння перших. Це пов'язано із тим, що багато змін у ДНК не мають жодного ефекту на первинну послідовність відповідного білка. Крім того, при порівнянні білків значно легше враховувати синонімічність амінокислот, тобто ту особливість, що деякі амінокислоти мають схожі біофізичні властивості і можуть заміняти одна одну у поліпептиді без суттєвого впливу на його функціональність. З іншого боку, коли йдеться, про послідовності, що розійшлись не більш як 600 млн років тому, більш інформативним може бути порівняння ДНК[3].

Див. також

Примітки
  1. Pevsner, 2009, с. 49.
  2. Pevsner, 2009, с. 50.
  3. Pevsner, 2009, с. 48.

Література
  • Биологический энциклопедический словарь / Гл. ред. М. С. Гиляров. — М. : Сов. энциклопедия, 1986. — 831 с.
  • Jonathan Pevsner (2009). Bioinformatics and Functional Genomics (вид. 2nd). Wiley. ISBN 978-0-470-08585-1. Процитовано 16 листопада 2015.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.