Famille multigénique

Définition

Une famille multigénique désigne un groupe de gènes issus de duplication et mutations d'un gène ancestral unique. Ces gènes peuvent être très éloignés les uns des autres et même situés sur des chromosomes différents. La famille génique est un groupe de loci chromosomiques dont la séquence de nucléotides est similaire et dérivée d'une séquence ancestrale commune.

Une évolution de familles multigéniques :

Histoire évolutive proposée de familles multigéniques d'hémoglobine basée sur des membres de mammifères.

Explications

Une famille multigénique est un groupe de gènes qui présentent une certaine similitude de séquence d'ADN (biochimiquement similaires) et dérivent tous d'un gène ancestral commun. L'événement biologique qui sous-tend les familles géniques est la duplication des gènes suivie de phénomènes de divergence.

Les gènes sont classés en fonction de séquences nucléotidiques ou protéiques partagées. En ce qui concerne spécifiquement le codage des protéines, on parle souvent d'une protéine ou d'une famille protéinique quand on veut désigner une famille multigénique.

Les techniques phylogénétiques sont souvent utilisées pour déterminer l'origine commune de certains gènes, grâce à laquelle la position des introns dans la séquence de code peut être utilisée pour dériver une origine commune. La structure secondaire des protéines que les gènes codent peut également fournir des informations supplémentaires.

Dans certains cas, les familles de gènes abritent non seulement plusieurs copies dans le génome de gènes présentant de légères différences, mais également des pseudogènes plus variables. Ce fait s'explique par une plus grande accumulation de mutations en raison de la pression de sélection plus faible existant sur une variante du gène lorsqu'il existe une autre copie viable en bon fonctionnement. Ce fait est considéré comme une méthode de génération de variabilité dans le cas de duplications de gènes.

Par exemple, l'actine, une protéine clé dans les cellules, bien que hautement conservée en phylogénie, est codé par une famille multigénique dans les plantes, il contient 60 éléments, entre les gènes et les pseudogènes et, chez l'homme, en a plus de 30.

✅ Parmi ces familles, celle la plus étudiée est celle des globines, dont les gènes codent pour les chaînes polypeptidiques des hémoglobines foetales et adultes.

Les globulines des légumineuses sont codées par une petite famille de gènes. Par exemple, les glycinines du soja sont codées par cinq gènes (Gy1–Gy5) et sont réparties en deux groupes. Ces gènes sont dispersés dans tout le génome.

Fonctionnement

Les familles de gènes sont généralement créées par des événements consécutifs de duplication de gènes. Le principal mécanisme moléculaire qui entraîne la duplication de gènes est un croisement inégal entre des séquences mal alignées. Le risque de croisements inégaux d'événements est fortement augmenté par la présence de séquences répétées flanquant la région à dupliquer. Par conséquent, une duplication initiale de gènes peut progressivement accélérer les chances de duplications de gènes supplémentaires dans la même zone chromosomique, et de nombreux membres de la famille des gènes se trouvent dans un arrangement en tandem. Suite à une duplication complète des gènes, les deux gènes initialement identiques peuvent évoluer de trois manières différentes. Premièrement, l'une des copies peut accumuler des mutations délétères qui aboutiront éventuellement à une protéine non fonctionnelle et finalement à un pseudogène.

Les familles multigéniques peuvent être disposées en tandem ou regroupées. Les individus peuvent être fonctionnellement équivalents ou avoir une fonction spécialisée. Un certain nombre de familles de gènes ont un nombre de copies de l'ordre de 100, y compris les gènes d'ARN ribosomique, les gènes d'histone, les segments de gènes d'immunoglobuline et les gènes des récepteurs olfactifs.

Neuropeptides de famille multigénique

Les peptides opioïdes et les récepteurs opioïdes fournissent un bon exemple d'une famille multigénique. Ce sont les ligands endogènes des analgésiques opiacés tels que la morphine et la codéine. Le contrôle de la douleur est complexe, et les peptides et récepteurs opioïdes se trouvent à la fois dans la moelle épinière et dans le cerveau lui-même.

Il existe au moins trois gènes qui codent pour ces peptides, et chacun contient les séquences de plusieurs molécules actives :

• La proopiomélanocortine contient de la β-endorphine, qui se lie aux récepteurs µ des opiacés, ainsi que de l'hormone adrénocorticotrope (ACTH) et des hormones stimulant les mélanocytes (MSH), qui sont des hormones hypophysaires.
• La proenképhaline A contient les séquences des enképhalines Met et Leu, qui se lient aux récepteurs δ et sont impliquées dans la régulation de la douleur à des niveaux locaux dans le cerveau et la moelle épinière.
• La prodynorphine contient des séquences pour la dynorphine et plusieurs autres peptides, qui se lient à la classe κ des récepteurs.

La famille multigénique qui code les protéines de la membrane externe se compose de 22, 25 et 16 gènes chez E. chaffeensis, E. canis et E. ruminantium, respectivement, et est flanquée d'un régulateur de transcription (tr1) et d'une préprotéine translocase (secA)

En rapport avec "famille multigénique"

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