13.7: 엑손 재조합

새로운 유전자의 진화는 종분화에 결정적이다. 엑손 셔플링(exon shuffling) 또는 도메인 셔플링(domain shuffling)으로도 알려진 엑손 재조합(exon recombination)은 새로운 유전자 형성의 중요한 수단입니다. 척추 동물, 무척추 동물, 그리고 감자와 해바라기와 같은 일부 식물에서 관찰됩니다. 엑손 재조합 동안 동일하거나 다른 유전자의 엑손은 재결합하여 새로운 유전자로 진화할 수 있는 새로운 엑손-인트론 조합을 생성합니다.

엑손 셔플링은 “스플라이스 프레임 규칙”을 따릅니다.각 엑손에는 3개의 판독 프레임이 있습니다. 유입되는 엑손은 3개의 판독 프레임 중 하나에서 재결합하고 결합할 수 있으며 프레임시프트 돌연변이를 일으킬 수 있습니다. 따라서 모든 재조합 이벤트가 유용한 것은 아닙니다. 일부는 조기 정지 코돈과 미성숙 단백질을 초래할 수도 있습니다.

인간 게놈에서 엑손 셔플링

유전자 복제 및 발산과 함께, 엑손 셔플링(exon shuffling)은 여러 인간 특이적 유전자의 진화에 기인합니다. 예를 들어, 약 2,500만 년 전, MCH(멜라닌 집중 호르몬)라는 유전자는 초기 영장류에서 역전위에 의한 엑손 재조합을 겪었습니다. 그것은 de novo intron-exon 경계를 만들었고, 이는 나중에 Hominidae 특이적 보존 유전자 PMCHL1로 진화했습니다 – 이것은 유사 유전자이지만 antisense RNA는 인간의 뇌에서 발현됩니다. 원래 MCH 유전자는 설치류의 에너지 요구량과 체중의 균형을 맞추는 데 관여하는 뉴로펩타이드를 암호화했기 때문에 PMCHL-1은 유사한 기능을 가질 것으로 예상됩니다.

불법 재조합(IR)은 엑손 재조합 또는 엑손 셔플링에서 가장 일반적으로 관찰되는 메커니즘 중 하나입니다. IR은 엑손의 중복으로 이어집니다. 이는 뒤셴(Duchenne)과 베커(Becker) 근이영양증, 가족성 고콜레스테롤혈증, 레쉬-니한 증후군(Lesch-Nyhan syndrome), 혈우병, 지단백질 리파아제 결핍증(lipoprotein lipase deficiency)과 같은 여러 인간 질병에서 관찰되었습니다.