secuencia conservada


En biología evolutiva , las secuencias conservadas son secuencias idénticas o similares en ácidos nucleicos ( ADN y ARN ) o proteínas entre especies ( secuencias ortólogas ), o dentro de un genoma ( secuencias parálogas ), o entre taxones donantes y receptores ( secuencias xenólogas ). La conservación indica que una secuencia ha sido mantenida por selección natural .

Una secuencia altamente conservada es aquella que ha permanecido relativamente sin cambios en el árbol filogenético y, por lo tanto, en el tiempo geológico . Los ejemplos de secuencias altamente conservadas incluyen los componentes de ARN de los ribosomas presentes en todos los dominios de la vida, las secuencias homeobox muy extendidas entre los eucariotas y el tmRNA en las bacterias . El estudio de la conservación de secuencias se superpone con los campos de la genómica , la proteómica , la biología evolutiva , la filogenética , la bioinformática y lamatemáticas _

El descubrimiento del papel del ADN en la herencia y las observaciones de Frederick Sanger de la variación entre las insulinas animales en 1949 [2] impulsaron a los primeros biólogos moleculares a estudiar la taxonomía desde una perspectiva molecular. [3] [4] Los estudios en la década de 1960 utilizaron técnicas de hibridación de ADN y reactividad cruzada de proteínas para medir la similitud entre proteínas ortólogas conocidas , como la hemoglobina [5] y el citocromo c . [6] En 1965, Émile Zuckerkandl y Linus Paulingintrodujo el concepto del reloj molecular , [7] proponiendo que las tasas constantes de reemplazo de aminoácidos podrían usarse para estimar el tiempo transcurrido desde que dos organismos divergieron . Si bien las filogenias iniciales coincidían estrechamente con el registro fósil , las observaciones de que algunos genes parecían evolucionar a ritmos diferentes condujeron al desarrollo de teorías de la evolución molecular . [3] [4] La comparación de secuencias de ferrodoxina de Margaret Dayhoff en 1966 mostró que la selección natural actuaría para conservar y optimizar las secuencias de proteínas esenciales para la vida. [8]

Durante muchas generaciones, las secuencias de ácidos nucleicos en el genoma de un linaje evolutivo pueden cambiar gradualmente con el tiempo debido a mutaciones y deleciones aleatorias . [9] [10] Las secuencias también pueden recombinarse o eliminarse debido a reordenamientos cromosómicos . Las secuencias conservadas son secuencias que persisten en el genoma a pesar de tales fuerzas y tienen tasas de mutación más lentas que la tasa de mutación de fondo. [11]

La conservación puede ocurrir en secuencias de ácidos nucleicos codificantes y no codificantes . Se cree que las secuencias de ADN altamente conservadas tienen un valor funcional, aunque se comprende poco el papel de muchas secuencias de ADN no codificantes altamente conservadas. [12] [13] La medida en que se conserva una secuencia puede verse afectada por diferentes presiones de selección , su solidez a la mutación, el tamaño de la población y la deriva genética . Muchas secuencias funcionales también son modulares y contienen regiones que pueden estar sujetas a presiones de selección independientes , como los dominios de proteínas . [14]

En las secuencias de codificación, la secuencia de ácidos nucleicos y de aminoácidos puede conservarse en diferentes grados, ya que la degeneración del código genético significa que las mutaciones sinónimas en una secuencia de codificación no afectan a la secuencia de aminoácidos de su producto proteico. [15]


Un alineamiento de secuencia múltiple de cinco proteínas de histona H1
de mamífero Las secuencias son los aminoácidos para los residuos 120-180 de las proteínas. Los residuos que se conservan en todas las secuencias se resaltan en gris. Debajo de cada sitio (es decir, posición) del alineamiento de secuencias de proteínas hay una clave que indica sitios conservados (*), sitios con reemplazos conservativos (:), sitios con reemplazos semiconservadores (.) y sitios con reemplazos no conservativos ( ) . [1]
Un logotipo de secuencia para el motivo de unión a LexA de bacterias grampositivas . Como la adenosina en la posición 5 está muy conservada, parece más grande que otros caracteres. [29]
Esta imagen del navegador ECR [31] muestra el resultado de alinear diferentes genomas de vertebrados con el genoma humano en el gen OTX2 conservado. Arriba: anotaciones genéticas de exones e intrones del gen OTX2. Para cada genoma, se representa gráficamente la similitud de secuencia (%) en comparación con el genoma humano. Las pistas muestran los genomas del pez cebra , el perro , el pollo , la rana occidental , la zarigüeya , el ratón , el macaco rhesus y el chimpancé . Los picos muestran regiones de gran similitud de secuencia en todos los genomas, lo que demuestra que esta secuencia está muy conservada.