Cluster genico

Un cluster genico è un gruppo di due o più geni che codificano per la stessa proteina o per proteine simili tra di loro, disposti su un singolo cromosoma.

I geni di un cluster si trovano tutti a breve distanza l'uno dall'altro sul cromosoma. Popolazioni che discendono da un antenato comune tendono a possedere le stesse varietà di cluster genici, perciò questi cluster sono utili per ricostruire la recente storia evolutiva. Sfruttando questa caratteristica, Luigi Luca Cavalli-Sforza identificò diversi gruppi genetici dell'Homo sapiens e stimò la distanza filogenetica tra essi.

Un esempio di cluster genico è dato dal cluster della β-globina nell'uomo. Esso contiene cinque geni funzionali che codificano per proteine paraloghe, di poco diverse tra di loro, e un gene non funzionale. Una molecola dell'emoglobina contiene due di queste proteine dello stesso tipo. La vicinanza tra i geni permette una regolazione concertata dell'espressione genica: in diversi stadi dello sviluppo di un individuo (embrione, feto, adulto) viene trascritto un gene specifico mentre gli altri sono silenziati.

I cluster genici si formano a causa dei processi di duplicazione genica e divergenza. Un gene viene accidentalmente duplicato durante una divisione di una cellula germinale, in questo modo l'individuo che discenderà da questa cellula, e a loro volta i suoi discendenti, potranno ereditare il cromosoma in cui sono presenti le due copie del gene. Inizialmente questi geni codificheranno per la stessa proteina ma nel corso dell'evoluzione successiva essi potranno divergere, mutando, arrivando a codificare per proteine solo parzialmente simili e con funzioni diverse ma probabilmente collegate. Il processo è stato descritto da Susumu Ohno nel libro Evoluzione per duplicazione genica (1970).