Химерные гены (буквально состоящие из частей из разных источников) образуются путем объединения частей двух или более кодирующих последовательностей для производства новых генов. Эти мутации отличаются от слитых генов , которые объединяют целые последовательности генов в единую рамку считывания и часто сохраняют свои исходные функции.
Химерные гены могут формироваться несколькими различными способами. Многие химерные гены образуются в результате ошибок репликации или репарации ДНК , в результате чего фрагменты двух разных генов случайно объединяются. [1] Химерные гены также могут образовываться посредством ретротранспозиции , когда ретротранспозон случайно копирует транскрипт гена и вставляет его в геном в новом месте. В зависимости от того, где появляется новый ретроген , он может рекрутировать новые экзоны для производства химерного гена. Наконец, эктопическая рекомбинация , когда происходит обмен между частями генома, которые на самом деле не связаны между собой, также может производить химерные гены. Этот процесс часто происходит в геномах человека, и известно, что аномальные химеры, образующиеся в результате этого процесса, вызывают дальтонизм .
Химерные гены играют важную роль в эволюции генетической новизны. Подобно дупликации генов , они обеспечивают источник новых генов, которые могут позволить организмам развивать новые фенотипы и адаптироваться к окружающей среде. В отличие от дубликатов генов, химерные белки сразу отличаются от своих родительских генов и, следовательно, с большей вероятностью будут выполнять совершенно новые функции.
Химерные слитые белки часто образуются в геномах [1] , и многие из них, вероятно, оказываются дисфункциональными и устраняются естественным отбором. Однако в некоторых случаях эти новые пептиды могут образовывать полностью функциональные генные продукты, которые избирательно выбираются и быстро распространяются среди населения.
Один из наиболее известных химерных генов был идентифицирован у дрозофилы и получил название Jingwei . [2] Этот ген образован из ретротранспонированной копии алкогольдегидрогеназы , которая объединилась с геном желтого императора с образованием нового белка. [2] Новые аминокислотные остатки, полученные из желтого императора, позволяют новому белку воздействовать на длинноцепочечные спирты и диолы, включая гормоны роста и феремоны. [3] Эти изменения влияют на развитие мух. В этом случае комбинация различных белковых доменов привела к созданию полностью функционального гена, одобренного отбором.
Функции многих химерных генов пока неизвестны. В некоторых случаях эти генные продукты бесполезны и могут даже вызывать такие заболевания, как рак.