3.7: Proteínas, Genes y Evolución- ¿Cuántas Proteínas Somos?

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Si la evolución no tuvo que seleccionar proteínas totalmente nuevas para cada nueva función celular, entonces ¿cuántos genes se necesitan para hacer un organismo? El número de genes en un organismo que codifica proteínas puede ser mucho menor que el número de proteínas que realmente producen. Las estimaciones actuales sugieren que solo se necesitan 25 mil genes para hacer y operar un ser humano y todas sus proteínas (consulte Pertea y Salzberg en Estimar el número de genes en el genoma humano). Sin embargo, nuestras células (y las de eucariotas en general) pueden expresar hasta 100,000 proteínas diferentes. ¿Cómo es esto posible? ¿Hay formas más eficientes de evolucionar nuevas y útiles tareas celulares que evolucionar nuevos genes?

Como ya señalamos, el uso de los mismos 20 aminoácidos para elaborar proteínas en todos los seres vivos habla de su selección temprana (incluso prebiótica) y de la ascendencia común de todos los seres vivos. Las estructuras de dominio conservadas complejas compartidas entre otras proteínas diferentes implican que la evolución de la función de la proteína se ha producido tanto por el intercambio recombinatorio de segmentos de ADN que codifican estas subestructuras, como por una acumulación de sustituciones de bases en genes redundantes. Así mismo, los motivos y pliegues también podrían compartirse de esta manera. El número de proteínas puede superar el número de genes en eucariotas, en parte porque las células pueden producir diferentes variantes de ARN a partir de los mismos genes mediante “corte y empalme alternativo”, lo que puede crear ARNm que codifican diferentes combinaciones de subestructuras del mismo gen. El empalme alternativo se discute en detalle en un capítulo posterior). La conservación de secuencias de aminoácidos entre especies (por ejemplo, histonas, globinas, etc.) es testimonio de la ascendencia común de los eucariotas. Junto con la síntesis de versiones alternativas de un ARN, una reutilización continua de regiones útiles de estructura proteica puede ser una estrategia para producir nuevas proteínas sin agregar nuevos genes a un genoma.