Två genfamiljer som innehåller tillväxthormon, prolaktin, somatolaktin samt deras receptorer präglas av helgenomduplikationer i ryggsträngdjurens evolution Daniel Ocampo Daza Duplikationen av gener eller rentutav hela genom, en organisms fullständiga DNA-sekvens, är viktiga processer i evolutionen eftersom de skapar ny genetisk information som är fri att utveckla nya funktioner utan att den ursprungliga genens funktion försvinner. Trots att duplikationer i de allra flesta fall leder till icke-funktionella gener har de hänt tillräckligt många gånger under evolutionens gång för att skapa familjer av besläktade gener med varierande funktioner. Helgenomsduplikationer, processen som ger organismen en dubbel uppsättning kromosomer, ger särskilda möjligheter helt enkelt på grund av det kopierade materialets storlek. Ryggsträngsdjuren, som förutom ryggradsdjuren innefattar lancettfiskar, manteldjur (sjöpungar) samt rundmunnar (pirålar och nejonögon), har enligt den så kallade 2R hypotesen genomgått två omgångar av helgenomsduplikation tidigt under gruppens evolution. Denna hypotes har sedermera blivit utökad till att omfatta en tredje senare helgenomsduplikation, kallad 3R, i benfiskarna. Under arbetets gång har jag med hjälp av datorbaserade metoder utrett två genfamiljers evolution med målsättningen att utröna om en ursprunglig gen kopierades i de föreslagna helgenomduplikationerna för att skapa de olika gener som utgör familjerna idag. I den första genfamiljen ingår hormonerna tillväxthormon, prolaktin samt ett fiskspecifikt hormon kallat somatolaktin. Alla tre hormonerna utsöndras från hypofysen, en körtel i hjärnan, men det finns även ett antal mindre kända proteiner inom familjen som utsöndras från moderkakan. Tillväxthormon och prolaktin är välkända hormon med väl studerade funktioner, speciellt hos däggdjuren. Tillväxthormon reglerar längdtillväxt och ämnesomsättning och prolaktin är inblandat i mjölkproduktionen hos däggdjur, men de har flera olika funktioner i olika djurgrupper. Prolaktin reglerar salt och vattenbalansen hos fiskar för att ge ett exempel. Somatolaktins funktioner är mindre kända eftersom det är upptäckt mer nyligen men man har kunnat binda den till både ämnesomsättning och färgteckning hos fiskar. I den andra familjen ingår receptorerna för dessa hormon. Receptorer är de proteiner som sitter i vävnaderna och reagerar med hormonerna när de utsöndrats för att ge den fysiologiska funktionen. Receptorn för somatolaktin har bara identifierats i två arter vilket har lett till förslaget att en av de flera tillväxthormonreceptorer som har identifierats i fiskar egentligen svarar till somatolaktin. Resultaten från studien belägger att båda genfamiljerna har sitt ursprung inom ryggsträngsdjuren och att ett komplext skeende av duplikationer karakteriserar deras evolution. Detta gör det svårt att urskilja om de ursprungliga generna har kopierats genom det mindre antalet helgenomduplikationer som föreslås av 2R/3R hypotesen eller endast genom ett större antal oberoende, mindre och mer lokala duplikationer. Men helgenomduplikationernas roll går inte helt att förkasta. Resultaten pekar mot att tillväxthormonreceptorn troligtvis har kopierats i 3R duplikationen i fiskar och att den ena av kopiorna är den okända somatolaktinreceptorn och inte en tillväxthormonreceptor. Det finns också resultat som belägger en duplikation av prolaktin hos fiskar, troligtvis också i 3R duplikationen, något som är obemärkt i litteraturen. Vad gäller somatolaktin, som i nutid är specifikt för benfiskar, finns det också belägg för att säga att genen fanns tidigt under de landlevande djurens evolution men att den sedan försvunnit. Examensarbete i biologi 20p, VT 2007 Institutionen för biologisk grundutbildning och institutionen för neurovetenskap, Uppsala Universitet Handledare: Görel Sundström, Tomas Larsson, Dan Larhammar