Konservierte Sequenzen

Autor: Leandro Alegsa Erstellungsdatum: 1. November 2021

Konservierte Sequenzen sind ähnliche oder identische Sequenzen, die in der DNA vorkommen und Sequenzen in RNA, Proteinen und Kohlenhydraten verursachen.

Diese Sequenzen kommen artenübergreifend vor. Dies zeigt, dass die Sequenzen trotz der Speziation in der Evolution erhalten geblieben sind. Je weiter hinten im phylogenetischenBaum eine bestimmte konservierte Sequenz vorkommt, desto höher ist sie konserviert. Da Sequenzinformationen normalerweise durch Gene von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben werden, impliziert eine konservierte Sequenz, dass es ein konserviertes Gen gibt.

Die Konservierung einer Sequenz erfolgt, wenn Mutationen in einer hochkonservierten Region zu nicht lebensfähigen Lebensformen führen, d.h. zu einer Form, die durch natürliche Selektion eliminiert wird. Mit anderen Worten, das Produkt des Gens ist lebensnotwendig, und seine Funktion wird durch fast alle Veränderungen (Mutationen) an der Sequenz zerstört.

Rückstände, die zwischen verschiedenen G-Protein-gekoppelten Rezeptoren konserviert wurden, sind grün markiert.

Konservierte Nukleinsäuresequenzen

Die grundlegende Theorie, die weithin anerkannt ist, lautet, dass hochkonservierte DNA-Sequenzen einen funktionellen Wert haben müssen, obwohl die Rolle vieler dieser hochkonservierten nicht-kodierenden DNA-Sequenzen nicht bekannt ist. Eine kürzlich durchgeführte Studie, bei der vier hochkonservierte nicht-kodierende DNA-Sequenzen in Mäusen eliminiert wurden, ergab lebensfähige Mäuse ohne signifikante phänotypische Unterschiede; die Autoren bezeichneten ihre Ergebnisse als "unerwartet". Es gibt hier also eindeutig etwas, das nicht verstanden wird.

Viele Regionen der DNA, einschließlich hochkonservierter DNA-Sequenzen, bestehen aus sich wiederholenden Sequenzelementen. Würde nur eines aus einem Satz sich wiederholender Sequenzen entfernt und die Wiederholungen nicht benötigt, dann würde bei den Mäusen kein Unterschied zu sehen sein. Ob es sich bei den entfernten Sequenzen um wiederholte Sequenzen handelte, wurde in der Arbeit nicht berichtet.

Konservierte Proteinsequenzen und Strukturen

Hochkonservierte Proteine sind oft erforderlich, damit Zellen arbeiten oder sich teilen können. Die Konservierung von Proteinsequenzen wird durch das Vorhandensein von identischen Aminosäureresten an analogen Teilen von Proteinen gezeigt. Die Konservierung von Proteinstrukturen wird durch das Vorhandensein von funktionell äquivalenten, wenn auch nicht unbedingt identischen Aminosäureresten und Strukturen zwischen analogen Teilen von Proteinen angezeigt.

Unten ist ein Aminosäuresequenz-Abgleich zwischen zwei menschlichen Zinkfingerproteinen dargestellt. Konservierte Aminosäuresequenzen sind durch Strings von ∗ {\displaystyle \mathrm {*} gekennzeichnet. } ${\mathrm {*}}$ in der dritten Zeile der Sequenzausrichtung. Wie aus dieser Ausrichtung ersichtlich ist, enthalten diese beiden Proteine eine Reihe von konservierten Aminosäuresequenzen (dargestellt durch identische Buchstaben, die zwischen den beiden Sequenzen ausgerichtet sind).

Vergleichende Genomik

Das Forschungsgebiet, das die Evolution und Funktion von Multigenfamilien untersucht, heißt vergleichende Genomik.

Fragen und Antworten

F: Was sind konservierte Sequenzen?

A: Konservierte Sequenzen sind ähnliche oder identische Sequenzen, die in der DNA vorkommen und Sequenzen in RNA, Proteinen und Kohlenhydraten verursachen. Diese Sequenzen kommen bei allen Arten vor, was darauf hindeutet, dass sie trotz der Speziation in der Evolution erhalten geblieben sind.

F: Was bedeutet es, wenn eine konservierte Sequenz weiter oben im phylogenetischen Baum vorkommt?

A: Wenn eine konservierte Sequenz weiter oben im phylogenetischen Baum vorkommt, ist sie stärker konserviert. Das bedeutet, dass sie über einen längeren Zeitraum hinweg weitgehend unverändert geblieben ist.

F: Was sagt eine konservierte Sequenz über das Gen aus, das sie repräsentiert?

A: Eine konservierte Sequenz bedeutet, dass es ein konserviertes Gen gibt. Das liegt daran, dass die Sequenzinformationen normalerweise durch Gene von den Eltern auf die Nachkommen übertragen werden.

F: Wann ist eine Sequenz konserviert?

A: Die Konservierung einer Sequenz tritt auf, wenn Mutationen in einer hochkonservierten Region zu nicht lebensfähigen Lebensformen führen. Mit anderen Worten: Das Produkt des Gens ist lebenswichtig und seine Funktion wird durch fast alle Veränderungen (Mutationen) der Sequenz zerstört.

F: Warum sind konservierte Sequenzen wichtig?

A: Konservierte Sequenzen sind wichtig, weil sie Beweise für die evolutionären Beziehungen zwischen Organismen liefern. Sie deuten auch darauf hin, dass die Gene, die an diesen Sequenzen beteiligt sind, für das Leben wesentlich sind.

F: Wie werden konservierte Sequenzen von Generation zu Generation weitergegeben?

A: Konservierte Sequenzen werden normalerweise durch Gene von Generation zu Generation weitergegeben. Das bedeutet, dass sie über die DNA von den Eltern an die Nachkommen vererbt werden.

F: Führen alle Mutationen in konservierten Sequenzen zu nicht lebensfähigen Lebensformen?

A: Ja, fast alle Mutationen in hochkonservierten Regionen führen zu nicht lebensfähigen Lebensformen, weil das Produkt des Gens lebenswichtig ist und seine Funktion durch fast alle Veränderungen der Sequenz zerstört wird.