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Evoluzione molecolare

Evoluzione molecolare. Accuratezza della polimerasi: 99.9% + correzione di bozze: 99.999% + riparo: 99.9999999%. Sequenza ancestrale. ATCGGCCACTTTCGCGATCA. ATCGGCCACTTTCGCGATC G. AT A GGCCACTTTCGCGATCA. AT A GGCCACTTTCGCGAT T A.

osanna
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Evoluzione molecolare

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Presentation Transcript

  1. Evoluzione molecolare

  2. Accuratezza della polimerasi: 99.9% + correzione di bozze: 99.999% + riparo: 99.9999999%

  3. Sequenza ancestrale ATCGGCCACTTTCGCGATCA ATCGGCCACTTTCGCGATCG ATAGGCCACTTTCGCGATCA ATAGGCCACTTTCGCGATTA ATCGGCCACTTTCGTGATCG ATCGGCCACGTTCGTGATCG ATAGGGCACTTTCGCGATTA ATCGGCCACGTTCGCGATCG ATAGGGCACTTT-GCGATTA ATCGCCCACGTTCGCGATCG ATTGCCCACGTTCGCGATCG ATAGGGCACTTT-GCGATGA Evoluzione nel tempo dell'informazione biologica Separazione Omologia: condivisione di un ancestore comune

  4. LCA Voi siete qui

  5. OMOLOGIA Emoglobina alfa uomo - Emoglobina alfa maiale GENI ORTOLOGHI

  6. Teoria neutrale dell'evoluzione molecolare Kimura, M. Evolutionary rate at the molecular level, Nature (1968) Kimura, M. The neutral theory of molecular evolution (1983) Deriva genetica e dimensioni della popolazione Frequenza allele Frequenza allele Generazioni Generazioni

  7. montagna collina pianura Cavalli-Sforza LL. "Genetic drift" in an Italian population. Sci Am. 1969 Aug;221(2):30-7

  8. Predizioni della teoria neutrale • Regioni “meno importanti” mutano più rapidamente • introni • pseudogeni • terza posizione dei codoni • regioni periferiche delle proteine • Regioni “più importanti” mutano meno rapidamente • residui critici per la struttura • residui critici per la funzione

  9. STELE DI ROSETTA (allineamento multiplo) MGHYAGVIITASSTHDDESRYWKKSSANNMASTRGHDDDPAST MGSYTGIAITHAATSDDESQYWKNSSANNSANNPGHDDDPESS MMSTTQIAITHA-TSDDESQYYKNRRAQQSENTPGHDDDPETT MGSTTSIAITHA-TSDDESQSSANRRAQQSENTPGHDDDPEAA MGHWAGVIITAS-THDDESRYPKKSSANNMASNRGHDDDPANN MMSTTQIAITHA-TSDDESQYYANRRAQQSENTPGHDDDPAGG MGSYTGIAITHA-TSDDESQYWKNSSANNSANTPGHDDDPESS Specie 1 Specie 2 Specie 3 Specie 4 Specie 5 Specie 6 Specie 7

  10. Mutazioni come orologio molecolare? Mutazioni ~ Tempo

  11. Calcolo il numero di mutazioni... ...Trovo il tempo di separazione Orologio molecolare nell'emoglobina alfa

  12. Proteine diverse, velocità di evoluzione diverse

  13. OMOLOGIA Emoglobina alfa uomo - Emoglobina beta maiale GENI PARALOGHI

  14. Duplicazione (1% dei geni / milione anni) Divergenza per mutazioni (0.1% / milione di anni) Duplicazione genica Lynch, M. & Conery, J.S. The evolutionary fate and consequences of duplicate genes. Science, 2000 La duplicazione genica è l'evento più frequente nell'evoluzione di nuovi geni o funzioni

  15. Esiti della duplicazione genica Silenziamento di una copia (pseudogene) X (Vita media di un gene duplicato: 3-8 My) Mantenimento della funzione nelle due copie (Es. Proteine ribosomali, tRNA) Acquisizione di una nuova funzione (Simile o drasticamente diversa dalle funzione originaria)

  16. TEMPO DUPLICAZIONE

  17. MGHWAGVIWSAS-THDDESRY-KKSSGNNMASNRGHDDDPANN MGSYTGIAWSHAATSDDESQY-KNSSGNNSANNPGHDDDPESS MGHYAGVIWSASSTHDDESRY-KKSSGNNMASTRGHDDDPAST MMSTTQIAWSHA-TSDDESQYYKNRRGQQSENTPGHDDDPETT MGSYTGIAWSHA-TSDDESQYWKNSSGNNSANTPGHDDDPESS MGSTTSIAWSHA-TSDDESQSSANRRGQQSENTPGHDDDPEAA MMSTTQIAWSHA-TSDDESQYYANRRGQQSENTPGHDDDPAGG Specie 1 Specie 2 Specie 3 Specie 4 Specie 5 Specie 6 Specie 7 MGHYAGVIITASSTHDDESRYWKKSSANNMASTRGHDDDPAST MGSYTGIAITHAATSDDESQYWKNSSANNSANNPGHDDDPESS MMSTTQIAITHA-TSDDESQYYKNRRAQQSENTPGHDDDPETT MGSTTSIAITHA-TSDDESQSSANRRAQQSENTPGHDDDPEAA MGHWAGVIITAS-THDDESRYPKKSSANNMASNRGHDDDPANN MMSTTQIAITHA-TSDDESQYYANRRAQQSENTPGHDDDPAGG MGSYTGIAITHA-TSDDESQYWKNSSANNSANTPGHDDDPESS Specie 1 Specie 2 Specie 3 Specie 4 Specie 5 Specie 6 Specie 7

  18. Confronto uomo-scimpanzé

  19. Distanza per cromosoma uomo-scimpanzé 1% Y

  20. Mutazioni della miosina e cambiamenti anatomici nell'evoluzione umana STEDMAN et al, NATURE 2004 Macaco gorilla uomo

  21. Urato ossidasi ? ? Urato ossidasi ? ?

  22. Urato ossidasi Gene C Gene B Gene E Gene D Gene A Gene Z Gene F

  23. Completing the uric acid degradation pathway through phylogenetic comparison of whole genomes Nature chem. biol. 2006 Urato ossidasi HIU idrolasi OHCU decarbossilasi

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