¿Cuál es la diferencia entre un homólogo, un ortólogo y un paralog? ¿Cuáles son ejemplos de cada uno?

Homólogo : describe una relación evolutiva divergente entre genes y proteínas en función de su similitud / identidad de secuencia. [1]

Los ortólogos y los parálogos son subcategorías de homólogos; Son tipos de homólogos.

Ortólogos : mismo gen / proteína en diferentes especies. Estos se derivan de un gen ancestro común a través del descenso vertical ( es decir, transmitido a nuevos organismos durante los eventos de especiación). [2]

Ejemplo: la endonucleasa Cas9 de CRISPR se encuentra en la mayoría de las especies de bacterias y las mismas arqueas. Estas proteínas Cas9 provienen de eventos de especiación que comenzaron con una endonucleasa ancestral común. [3]

Parálogos : mismos genes / proteínas dentro del genoma de una especie . Estos se derivan de un gen ancestro común a través de eventos de duplicación ( es decir, se hace una copia del gen en el genoma y evoluciona para tener otra función). [4]

Ejemplo: Bacteroides thetaiotaomicron es una bacteria comensal intestinal humana que tiene muchos operones dedicados al metabolismo de los carbohidratos. Estos operones son similares entre sí, y la mayoría de ellos contienen una proteína transportadora transmembrana de carbohidratos. Todos estos transportadores están codificados por genes dentro del mismo genoma de B.thetaiotaomicron , y surgieron a partir de eventos de duplicación de genes. Estos transportadores pueden mover todo tipo de carbohidratos a través de la membrana. [5]

Es importante conocer las diferencias entre ortólogos y parálogos porque describen relaciones evolutivas distintas. Aquí hay algunas imágenes para ayudarlo si lo desea.

La imagen es proporcionada por este documento [6]. (b) es importante. A y B son el mismo gen que se ha duplicado del gen ancestral en la Especie 0. Ocurre un evento de especiación y ahora obtienes las Especies 1 y 2, cada una con su propio par de genes A y B.

A1 y A2 son ortólogos; B1 y B2 son ortólogos.
A1 y B1 son paralogs; A2 y B2 son paralogs.

* Cuando digo “mismo” gen / proteína, no quiero decir literalmente exactamente lo mismo. Los pares de bases mutarán con el tiempo, lo que conducirá a cambios en los aminoácidos. Son aproximadamente iguales basados ​​en un valor de corte para la similitud de secuencia que no sé exactamente. Si son similares, la mayoría de las veces es obvio en función de las regiones y motivos conservados.

Espero que esto ayude. Salud.

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Notas al pie

[1] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc…

[2] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc…

[3] La filogenia de Cas9 determina la capacidad de intercambio funcional de ARN dual y Cas9 entre sistemas CRISPR-Cas ortólogos de tipo II

[4] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc…

[5] Estudios funcionales genómicos y metabólicos de las adaptaciones de un simbionte intestinal humano adulto prominente,

[6] Ortólogos y parálogos: necesitamos hacerlo bien