Redondance génétique - Genetic redundancy
La redondance génétique est un terme généralement utilisé pour décrire des situations dans lesquelles une fonction biochimique donnée est codée de manière redondante par deux gènes ou plus . Dans ces cas, les mutations (ou défauts) dans l'un de ces gènes auront un effet moindre sur l'aptitude de l'organisme que celui attendu de la fonction des gènes. Les exemples caractéristiques de redondance génétique comprennent (Enns, Kanaoka et al. 2005) et (Pearce, Senis et al. 2004). De nombreux autres exemples sont examinés en détail dans (Kafri, Levy & Pilpel. 2006).
La principale source de redondance génétique est le processus de duplication de gènes qui génère une multiplicité du nombre de copies de gènes. Une deuxième source de redondance génétique, moins fréquente, est constituée par les processus évolutifs convergents conduisant à des gènes dont la fonction est proche mais qui n'ont aucun lien de séquence (Galperin, Walker & Koonin 1998). La redondance génétique est généralement associée à des réseaux de signalisation, dans lesquels de nombreuses protéines agissent ensemble pour accomplir des fonctions téléologiques. Contrairement aux attentes, la redondance génétique n'est pas associée aux duplications de gènes [Wagner, 2007], et les gènes redondants ne mutent pas plus rapidement que les gènes essentiels [Hurst 1999]. Par conséquent, la redondance génétique a traditionnellement suscité de nombreux débats dans le contexte de la biologie évolutive (Nowak et al., 1997; Kafri, Springer et Pilpel. 2009).
D'un point de vue évolutif, les gènes avec des fonctions qui se chevauchent impliquent des pressions sélectives minimes, voire inexistantes, agissant sur ces gènes. On s'attend donc à ce que les gènes participant à une telle mise en mémoire tampon des mutations soient soumis à une dérive mutationnelle sévère faisant diverger leurs fonctions et / ou modèles d'expression avec des taux considérablement élevés. En effet, il a été montré que la divergence fonctionnelle des paires paralogues à la fois chez la levure et chez l'homme est un processus extrêmement rapide. Compte tenu de ces notions, l'existence même du tampon génétique, et les redondances fonctionnelles qui lui sont nécessaires, présente un paradoxe à la lumière des concepts évolutifs. D'une part, pour que le tampon génétique ait lieu, il est nécessaire de redondance de la fonction des gènes, d'autre part, de telles redondances sont clairement instables face à la sélection naturelle et sont donc peu susceptibles d'être trouvées dans les génomes évolués.
Les gènes dupliqués qui divergent en fonction peuvent subir une sous - fonctionnalisation ou peuvent devenir dégénérés . Lorsque deux gènes codant pour des protéines sont dégénérés, il y aura des conditions dans lesquelles les produits géniques apparaissent fonctionnellement redondants et également des conditions dans lesquelles les produits géniques assument des fonctions uniques.
Les références
- Pearce, AC, YA Senis et coll. (2004). "Vav1 et vav3 ont des rôles critiques mais redondants dans la médiation de l'activation plaquettaire par le collagène." J Biol Chem 279 (52): 53955-62.
- Enns, LC, MM Kanaoka et al. (2005). "Deux synthases de callose, GSL1 et GSL5, jouent un rôle essentiel et redondant dans le développement des plantes et du pollen et dans la fertilité." Plant Mol Biol 58 (3): 333-49.
- Kafri, R., M. Levy et coll. (2006). «L'utilisation réglementaire de la redondance génétique grâce à des circuits de sauvegarde réactifs». Proc Natl Acad Sei USA 103 (31): 11653-8.
- Galperin, MY, Walker, DR et Koonin, EV (1998) Genome Res 8, 779-90.
- Kafri R, Springer M, Pilpel Y. Redondance génétique: de nouvelles astuces pour les vieux gènes. Cellule. 6 février 2009; 136 (3): 389-92.
- Wagner A, Wright J. Routes alternatives et robustesse aux mutations dans des réseaux de régulation complexes. Biosystèmes. 2007 mars; 88 (1-2): 163-72. Publication en ligne du 15 juin 2006.
- Hurst LD, Smith NG. Les gènes essentiels évoluent-ils lentement? Curr Biol. 15 juillet 1999; 9 (14): 747-50.