Гомоло́гія (від дав.-гр. ὅμοιος — «той же» + λογος — «слово», «закон») — спільне походження біологічних структур або зіставних частин порівнюваних об'єктів. У біології поняття гомології використовується в порівняльній анатомії з середини 19 століття, і — у ревізованому вигляді — у порівняльних дослідженнях геномів. В рамках еволюційної біології, гомологія інтерпретується як схожість, обумовлена походженням від загального попередника. Гомологічність генетичної послідовності часто пропонує загальну функцію, і хоча це правило не завжди правильне, воно часто використовується як перший крок порівняння генів.
У старій літературі поняття гомології використовується в спорідненому, але дещо іншому значенні, таке використання можна знайти в роботах М. І. Вавилова і пізніших авторів про закон гомологічних рядів у спадковій мінливості.
Гомологія послідовностей
Дві послідовності, нуклеотидні чи пептидні, вважаються гомологічними, якщо вони мають спільне еволюційне походження. Гомологічність є якісною, а не кількісною ознакою, тому у неї немає ступенів. Зазвичай гомологічні пептидні чи нуклеотидні послідовності мають високий рівень ідентичності. Проте, нерідко впродовж еволюції вони набувають значних відмінностей. Наприклад, амінокислотні послідовності людських β-глобіну та нейроглобіну ідентичні всього на 22 %. З іншого боку, як правило, просторові структури білків розходяться значно повільніше, внаслідок чого більшість гомологічних білків все ще мають схожу форму.
Гомологічні послідовності можуть бути ортологічними або паралогічними. Ортологами називають гени різних видів, що виникли зі спільного предкового гена у процесі видоутворення. Паралогами називають гомологічні послідовності одного виду, що виникли внаслідок дуплікації генів. Прикладом ортологів можуть бути гени міоглобіну миші і людини, вони виконують однакову однакову функцію в обидвох організмів. Прикладом паралогів — α-1 і α-2 глобіни людини, продукти цих генів відрізняються за розподілом в тканинах, закономірностями експресії впродовж розвитку і поширеністю. Паралоги часто мають різні, хоч і пов'язані функції. Гени різних видів, які виникли внаслідок дуплікації (наприклад α-глобін миші і β-глобін людини) не вважаються ні паралогічними, ні ортологічними, а просто гомологічними.
Для оцінки ідентичності послідовностей використовують попарне вирівнювання. При цьому, якщо існує вибір між порівнянням пептидних і нуклеотидних послідовностей, зазвичай, більш інформативним є порівняння перших. Це пов'язано із тим, що багато змін у ДНК не мають жодного ефекту на первинну послідовність відповідного білка. Крім того, при порівнянні білків значно легше враховувати синонімічність амінокислот, тобто ту особливість, що деякі амінокислоти мають схожі біофізичні властивості і можуть заміняти одна одну у поліпептиді без суттєвого впливу на його функціональність. З іншого боку, коли йдеться, про послідовності, що розійшлись не більш як 600 млн років тому, більш інформативним може бути порівняння ДНК.
Див. також
Література
- Биологический энциклопедический словарь / Гл. ред. М. С. Гиляров. — М. : Сов. энциклопедия, 1986. — 831 с.
- Jonathan Pevsner (2009). Bioinformatics and Functional Genomics (вид. 2nd). Wiley. ISBN 978-0-470-08585-1. Процитовано 16 листопада 2015.
|
