خانواده‌ ژنی

خانوادهٔ ژن مجموعه‌ای از چندین ژن مشابه هم است، که عملکرد زیستی مشابه دارند، و با نسخه برداری از یک ژن اصلی شکل می‌گیرند. یا به عبارتی دیگر گروهی از ژن‌ها با توالی نسبتاً و یا کاملا مشابه‌‌اند که در بسیاری از سازواره‌ها شايع هستند. اعضای این خانواده‌های ژنی، واحدهای اطلاعات بیولوژیکی نسبتاً شبیه یا کاملا يکسان را رمز گذاری می‌کنند.

معمولا خانواده‌های ژنی يکسان (Identical)، به‌توليد مقاديري زياد از  مولکول‌های RNA یا پروتئین‌هایی مي‌پردازند که به‌طور پيوسته يا در مواقع خاص (مانند زمان تقسیم سلول) در سلول مورد نیاز هستند. بیان ژن یک فرآیند آنی و لحظه‌ای نبوده و در سرعت ساخت محصول یک ژن محدودیت وجود دارد.

در انسان حدود 280 نسخه (تکرار) از واحد سه ژني rRNA و بیش از 2000 نسخه از ژن rRNA چهارم وجود دارد. این نسخه‌ها به‌صورت خوشه‌های بزرگی دسته‌بندی شده‌اند که در آن‌ها تعداد زیادی ژن‌ به‌صورت متوالي در حالت سر و دم پشت سرهم قرار گرفته‌اند و حاکي از فرآیند تولید نسخه‌های چندتایی است. تصور می‌شود بسط هر خوشه توسط چند دور مضاعف‌شدن (Gene duplication) ژن رخ داده باشد به‌طوریکه هر ژن تبديل‌شده به دو نسخه، در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند.

خانواده‌های ژنی ساده

در خانواده‌های ژنی ساده ژن‌ها کاملاً يکسان هستند. در بیشتر سازواره‌ها نسخه‌های چندتایی از ژن‌های RNA وجود دارند.

خانواده ژنی ساده

خانواده‌های ژنی مرکب

اعضای این خانواده ژنی، با وجود برخورداری از توالی‌ نوکلئوتیدی مشابه، آنقدر تفاوت دارند که پروتئین‌هایی با ویژگی‌های متمایز رمزگذاری کنند. در نهایت این پروتئین‌ها نقش‌های تا حدي متفاوت از خود بروز مي‌دهند‌. از انعطاف‌پذیری موجود در این خانواده‌های ژنی، در مراحل نموی سازواره استفاده می‌شود.

خانواده ژنی مرکب

خانواده‌های ژنی ساده در E. coli

E.coli داراي 7 نسخه (تکرار) از واحد سه ژني rRNA خود است. 5 نسخه از هر واحد سه ژنی rRNA برای حفظ تعداد ریبوزوم‌های باکتری در زمان حداکثر سرعت تقسیم و محیط بدون تغییر لازم است. بنابراين در اين شرایط حدود 20000 ریبوزوم در سلول وجود دارد. از تمامي 7 نسخه ژن‌ها زمانی استفاده قرار می‌شود که باکتری در حال سازگارشدن به محیط جدید است. سازگارشدن با محیط جدید، نیازمند تولید تعداد زیادی پروتئین جدید است که در شرایط عادی لازم نبودند.

خانواده‌های چند ژنی ساده در دوزیستان

در برخی از دوزیستان، حداقل 450 نسخه از ژن‌های rRNA موجود در ژنوم، بوسیله تکثیر ژنی (gene amplification) تا 16000 نسخه افزایش می‌یابد. در شرایط خاصی، تقاضا براي rRNA به قدری زیاد است که رونوشت برداری از ژن‌های فعلي ژنوم پاسخگوی این نیاز نیست (در برخی سلول‌های یوکاریوت مانند اووسیت دوزیستان).

خانواده‌های چند ژنی مرکب در پستانداران

گلوبین‌ها پروتئین‌های خونی پستانداران هستند که برای ساخت هموگلوبین به یکدیگر ملحق می‌شوند. هر هموگلوبین از دو پلی‌پپتید نوع a و دو پلی‌پپتید نوع b تشکیل شده است. هر دو نوع گلوبین a و b خانواده‌اي از مولکول‌های مرتبط هستند که در چند اسید آمینه با هم تفاوت دارند.

خانواده‌های چند ژنی مرکب در انسان

در انسان، دو گلوبین aشکل و دو گلوبین bشکل حضور دارند. این پروتئین‌ها توسط دو خانواده چند ژنی رمز گذاری می‌شوند. ژن‌های هر خانواده به یکدیگر شبیه (similar) هستند. توالی نوکلئوتیدی دورترين دو ژن در خوشه‌ی b  درصد 79/1 شباهت دارند.