In meiner Forschung schaue ich mir viele Genvorhersagen / Anmerkungen an. Häufig sehe ich Orte, an denen sich mehrere Genmodelle überschneiden. Ich habe keinen systematischen Ansatz zur Analyse dieser Fälle gewählt, aber ich erinnere mich, dass ich ziemlich viele Unterschiede in der Richtung der überlappenden Gene (gleiche oder unterschiedliche Richtungen), dem Ausmaß der Überlappung und sogar der Anzahl der überlappenden Gene gesehen habe.
Ich weiß genug über Genvorhersage, um alle rechnerischen Vorhersagen mit Vorsicht zu genießen – sogar solche, die durch Transkript- und Peptid-Alignments unterstützt werden. Diese Fälle bringen mich jedoch zum Nachdenken - kommt es bei Eukaryoten wirklich zu einer Überlappung genetischer Informationen? Ich erinnere mich, dass ich gelernt habe (oder anekdotisch gehört habe), dass dies bei Prokaryoten passieren kann, und das scheint angesichts der Kompaktheit prokaryotischer Genome verständlich zu sein. Aber kann das bei Eukaryoten passieren? Wurde dies untersucht und gibt es Fälle, die experimentell bestätigt wurden?
Sie könnten am INK4A-Locus (Chromosom 9p) interessiert sein, der sowohl p19- als auch p16-Gene kodiert, sehr nahe an p15. Eine Beschreibung können Sie hier nachlesen . Von allen drei Proteinen ist experimentell bekannt, dass sie existieren.
Ob dies nun zwei unterschiedliche Gene sind oder dasselbe Gen mit alternativen Spleiß- und Startstellen, die zu unterschiedlichen Leserastern führen, bleibt zur Diskussion. Der Punkt ist, dass p19 und p16 die codierende DNA-Sequenz teilen, aber weder die Proteinsequenz noch die Funktion.
Im Allgemeinen ist die Kompaktheit von Genomen ein Merkmal von Prokaryoten, aber es gibt mehrere Eykaryoten mit überlappenden Genen: viele Parasiten und Endosymbionten. Die am besten untersuchten davon sind die Pilzparasiten des Stammes Mikrosporidien und die Nukleomorphe (Überbleibsel von Algenendosymbionten in Kryptophyten und Chlorarachniophyten).
Eine cDNA-Bibliothek wurde aus den Mikrosporidien Antonospora locustae konstruiert und 1.146 cDNA-Klone wurden sequenziert. Hier ist ein Teil des Expressionsprofils (1):
Von den 871 Klonen, von denen festgestellt wurde, dass sie erkennbare Gene codieren, codierten 97 Transkripte (11 %) von 70 unterschiedlichen Loci Sequenzen von mehr als einem Gen (Abb. 1A; siehe auch Tabelle 1, die als unterstützende Informationen auf der PNAS-Website veröffentlicht ist). . Die polyA-Stellen dieser Klone entsprechen nicht polyA-Abschnitten im Genom, daher stammen sie wahrscheinlich nicht von einer DNA-Kontamination (siehe auch unten), sondern stammen stattdessen von polyA-RNA. In Prokaryoten kodieren polycistronische mRNAs üblicherweise mehrere Proteine (11), aber mit wenigen Ausnahmen (12) kodieren eukaryotische mRNAs ein einzelnes Gen. Multigen-Transkripte von A. locustae codieren zwei oder drei Gene oder Genfragmente in verschiedenen Orientierungen (Abb. 1 B–I), aber sie können nicht alle polycistronische Botschaften sein, da es keine Voreingenommenheit für Gene gibt, die sich auf demselben Strang befinden.
Hier ist ein Teil eines Übersichtsartikels zum Nukleomorphen-Genom (2):
Wie in anderen reduzierten Genomen besitzt das nukleomorphe G. theta-Genom einen sehr hohen A+T-Gehalt (75 %) und eine extrem hohe Gendichte: 1 Gen pro 977 bp und 44 Gene überlappen sich um bis zu 76 Nukleotide. Williamset al. (84) zeigten, dass die Transkription des nukleomorphen G. theta-Genoms durch diese Verdichtung beeinflusst wird, wobei von Nukleomorphen abgeleitete Boten-RNAs häufig eine codierende Sequenz für mehr als ein Gen besitzen, wenn auch ohne Strangverzerrung. Es scheint, dass während des Prozesses der Genomverdichtung transkriptionsregulatorische Elemente (z. B. Promotoren, Terminatoren) von den intergenischen Spacern in die codierenden Regionen selbst gewandert sind (84).
Ich muss auch darauf hinweisen, dass es einige Beispiele für überlappende Gene in Hefe gibt: CCT6 überlappt mit YDR187C und CCT8 überlappt mit YJL009W (3).