HCO conservatie
Evolutie, bevat 3 ingrediënten: replicatie, mutatie & selectie. Replicatie en mutatie zijn essentieel
voor evolutie, maar selectie (fitness) is niet altijd aanwezig. Selectie stuurt de evolutie als het ware.
Neutrale evolutie, is evolutie zonder selectie.
Conservering, bij conservering lijken de nakomelingen erg op hun ouders. Conservering vindt plaats
doordat de selectiedruk redelijk hetzelfde blijft en dus op dezelfde kenmerken selecteert.
Mutaties, we kennen verschillende soorten mutaties:
- Nucleotide substitutie, hierbij wordt een nucleotide door een andere nucleotide vervangen.
Dit kan door replicatie errors komen, maar ook door fysische of chemische reactie als UV
licht.
- Inserties, hierbij wordt opeens een nucleotide toegevoegd.
- Deleties, hierbij wordt een nucleotide overgeslagen en dus niet meer in de DNA streng
geplaatst.
- Inversie, hierbij komt een stuk DNA op een andere plek terecht.
- Rearangements, hier vindt een herrangschikking van het DNA plaats.
- Duplicatie, het kan gebeuren dat (een deel van) een gen gedupliceerd wordt, (een deel van)
een chromosoom gedupliceerd wordt of het hele genoom gedupliceerd wordt (polyploïdie).
Soms wordt een enkel nucleotide gedupliceerd en dat is een replication slippage.
- Horizontal gene transfer (HGT), kan plaatsvinden door conjugatie, transformatie of
transductie. Hierbij blijft het DNA alleen behouden als het voordelig is.
Indel, als je twee sequenties met elkaar vergelijkt, kan je niet zeggen of bij de ene streng een deletie
heeft plaatsgevonden of bij de andere een insertie. In dat geval noem je het een indel. Dit kan komen
doordat de crossing over tijdens meiose niet gelijk was of door een replicatiefoutje.
Conjugatie, hierbij wisselt de ene bacterie een stuk DNA uit met een andere bacterie.
Transformatie, hierbij neemt een bacterie DNA op wat die tegenkomt, doordat een bacterie daar
bijvoorbeeld kapot is gegaan, waardoor zijn DNA open en bloot ligt.
Transductie, gebeurt d.m.v. bacteriofagen. Zo kan het dat een bacteriofaag DNA van een bepaalde
bacterie meeneemt naar de volgende.
Low complexity regions, dit zijn stukken DNA of eiwit sequentie die niet complex zijn. Dat wil zeggen
dat ze een heel simpel patroon laten zien. Denk hierbij aan een herhaling van steeds dezelfde letters.
Dit is voor DNA polymerase heel lastig om de kopiëren, omdat DNA polymerase soms een beetje van
de streng afvalt en als die zich dan weer terugpakt, pakt die misschien wel een paar letters voor of na
de plek dat die eraf viel. In een low compelixty region weet DNA polymerase dan niet meer waar die
was, omdat alles er hetzelfde uitziet. Zo kan het dat de repeat in de uiteindelijke streng vaker of
minder vaak aanwezig is dan in de originele streng. In sommige gevallen zorgen deze repeat patronen
voor een snelle evolutie, zoals het shematrin eiwit in oester parels. Als je nauw verwante soorten
gaat vergelijken, zal je waarschijnlijk alleen verschillen aantreffen in de microsatellites (voorbeeld low
complexity region), omdat deze zo snel veranderen.
Microsatellites voorbeeld, tijdens replicatie kan het dat DNA polymerase er deels afvalt en
daardoor een extra repeat in de DNA streng zet, doordat die terugpakt op een verkeerde
repeat. Deze microsatellites worden ook wel short tandem repeats (STRs) genoemd en zijn
dus de snelst evoluerende onderdelen van het genoom. Vandaar dat ze gebruikt worden om
individuen die een korte evolutionaire afstand hebben te vergelijken.
Similarity, je hebt genotypische en fenotypische gelijkenissen. Deze similarity gebruiken we om te
kijken of individuen verwant aan elkaar zijn of niet. Ook kan je gelijkenis in genotype gebruiken om
evolutionaire relaties te bepalen. Daarnaast kan je similarity gebruiken om de functie van onbekende
zaken te bepalen. Zo gebruiken we modelorganisme om voorspellingen over andere organismen te
doen.
Sequentie gelijkenis, sequenties (genotypen) veranderen meer van elkaar naar mate de tijd verstrijkt.
Het komt (bijna) nooit voor dat sequenties van verschillende soorten in de evolutie meer op elkaar
gaan lijken dan eerst. Een paar uitzonderingen op deze regel zijn microsatellites en HGT. Verschillende
, niet elkaar verwante organismen kunnen dus overeenkomsten hebben in low
complexity regions. Over het algemeen convergeren sequenties nooit, vandaar dat
sequenties goed te gebruiken zijn om stambomen op te stellen.
Functie gelijkenis, functies (fenotypen) kunnen wel convergeren. Zo hebben heel
veel niet aan elkaar verwante organismen vinnen of flippers. Die zijn ontstaan door
convergente evolutie, maar deze organismen zijn dus niet verwant aan elkaar. Vaak
zie je ook verschillen in botstructuur in de vin tussen niet verwante organismen.
Analoog, bij analogie is er een gelijkenis in functie die niet afkomstig is van een
gemeenschappelijke voorouder.
Homoloog, bij homologie is er eenzelfde voorouder aanwezig. Waarbij analogie om
een gelijkenis in functie gaat, gaat homologie dus om gelijkenis in voorouder. Zo zie je
in de afbeelding van homologie dat de structuren hetzelfde zijn, terwijl de functie
misschien een beetje veranderd is.
Orthology conjecture, je kan alleen functievoorspellingen doen over genen die ortholoog zijn. Door
in een fylogenetische boom speciatie en duplicatie nodes te identificeren, kan je
functievoorspellingen doen tussen genen.
Ortholoog, deze genen zijn ontstaan door speciation. Ze genen stammen dus van dezelfde voorouder
af, maar zijn door soortvorming uit elkaar gegaan. Hierbij blijft de functie meestal behouden.
Paraloog, deze genen zijn ontstaan door gen duplicatie. Bij gen duplicatie wordt een gen verdubbeld
en je kan hierbij niet met zekerheid zeggen welke van de twee genen de originele functie behoudt. De
genen gaan namelijk van elkaar verschillen, omdat het meestal geen nut heeft om twee dezelfde
genen te behouden.
Mate van conservatie, bepaalde zaken blijven beter geconserveerd dan andere zaken. Als je ze van
minst naar meest geconserveerd opschrijft wat betreft een organisme, krijg je het volgende rijtje:
- Sequentie
o DNA sequentie
o Eiwit sequentie, voor één AZ zijn meerdere codons mogelijk.
- Structuur
o Eiwitvouwingsstructuur, als de AZ volgorde verandert is, kan de structuur toch
hetzelfde blijven.
- Functie, een eiwit kan nog steeds dezelfde functie uitvoeren desondanks dat de structuur een
beetje verandert is.
o Moleculaire functie, houdt de moleculaire omzetting in.
o Cellulaire functie, is de functie van het eiwit binnen de cel. Zo kan een eiwit wat een
andere moleculaire functie heeft soms nog steeds dezelfde cellulaire functie hebben.
De katalytische functie van een enzym is dus meer geconserveerd dan het substraat
waarop die dat doet.
o Fenotype, ondanks dat de cellulaire functie van een eiwit in je oog bijvoorbeeld
verandert is, kan je nog steeds dezelfde oogkleur behouden. Daarnaast staat de
selectiedruk op het fenotype en dit wordt dan ook het meest geconserveerd.
How similar is similar? Burkhart Rost heeft daar een vuistregel op bedacht: als de eiwitsequentie
meer dan 30% identiek is, dan is in 90% van de gevallen de structuur hetzelfde is. Als de eiwit
sequentie echter minder dan 25% identiek is, dan is de eiwitstructuur nog maar in 10% gelijk.
Genetische code, er zijn 64 codons die in 20 aminozuren vertaald worden. Vandaar dat de eiwit
sequentie beter geconserveerd is dan de DNA sequentie.
Wobble base, de derde letter van het codon is meestal variabel. Zo coderen TCT, TCC, TCA en TCG
allemaal voor Serine.
Synonieme mutatie, bij een synonieme mutatie wordt op eiwitniveau nog steeds voor hetzelfde
aminozuur gecodeerd.
Niet-synonieme mutatie, verandert de eiwitsequentie wel en hierin onderscheiden we twee soorten:
- Nonsense, hierbij wordt opeens voor een stopcodon gecodeerd.
