Роль сегментных и тандемных дупликаций генов в эволюции крупных семейств генов у Arabidopsis thaliana

Введение: Большинство генов Arabidopsis thaliana входят в состав семейств генов. Как возникают новые члены семейств и каким образом поддерживается число копий генов? Некоторые семейства могут эволюционировать преимущественно за счёт тандемных дупликаций и интенсивного образования и утраты генов в кластерах, другие — вследствие редких событий полиплоидизации или крупномасштабных сегментных дупликаций с последующей утратой генов.

Результаты: Для изучения механизмов эволюции семейств генов были построены филогенетические деревья для 50 крупных семейств генов Arabidopsis thaliana, выявлены крупные сегментные дупликации внутри генома Arabidopsis, дупликации генов соотнесены с сегментными дупликациями, а затем определены узлы каждого филогенетического дерева, возникшие вследствие сегментной или тандемной дупликации. Описаны примеры шести семейств генов, иллюстрирующие характерные типы эволюции. Также для характеристики локальных дупликаций и числа копий в крупных семействах генов описаны распределения размеров семейств и закономерности дупликаций в зависимости от расстояния между генами. И размеры семейств генов, и частота дупликаций в зависимости от расстояния подчиняются степенным распределениям.

Выводы: Сопоставление данных о сегментных дупликациях генома, филогенетических деревьях семейств генов и расположении генов позволяет оценить вклад тандемных дупликаций и сегментных дупликаций генома в формирование и поддержание семейств генов. По-видимому, различия между семействами в этом отношении соответствуют различиям в функциях входящих в них генов.