Неаллельные взаимодействия. Биохимические основы неаллельных взаимодействий. Плейотропное действие генов. Пенентрантность и экспрессивность.

 


Гены, расположенные в разных локусах, как на одной, так и разных хромосомах, называются неаллельными, их взаимодействие называется межаллельным. Различают следующие его виды: комплиментарность, эпистаз и полимерию. При комплиментарности присутствие в одном генотипе двух доминантных (рецессивных) генов из разных аллельных пар приводит к появлению нового варианта признака. Типичный пример - развитие слуха у человека. Для нормального слуха в генотипе человека должны присутствовать доминантные гены из разных аллельных пар D и Е. Ген D отвечает за нормальное развитие улитки; а ген Е — за развитие слухового нерва. У рецессивных гомозигот (dd) будет недоразвита улитка, а при генотипе ее — недоразвит слуховой нерв. Люди с генотипами D-ее, ddE- и ddee будут глухими.

При эпистазе доминантный (рецессивный) ген из одной аллельной пары подавляет действие доминантного (рецессивного) гена из другой аллельной пары. Это явление противоположно комплементарности. а) гены, оказывающие доминантный эффект, называются эпистатическими генами или генами-супрессорами. По отношению к ним — это доминантный эпистаз.

У кур доминантный ген С детерминирует синтез пигмента, а доминантный аллель другого гена I является его супрессором, и куры с генотипом С-I- имеют белое оперение.

У человека описан «бомбейский феномен» в наследовании групп крови по АВО системе. У женщины, получившей от матери аллель JВ, фенотипически определялась I(0) группа крови. При детальном исследовании было установлено, что действие гена JВ (синтез в эритроцитах антигена В) было подавлено редким рецессивным геном, который в гомозиготном состоянии оказал эпистатическое действие.

в) гены, усиливающие доминантное действие, называются генами - интенсификаторами. Подавляемые гены называются гипостатическими генами. По отношению к ним — это рецессивный эпистаз. Эпистаз широко распространен в природе, однако его биохимические механизмы изучены мало.

В случае, когда взаимодействуют гены из разных аллельных пар, но с одинаковым дополняющим друг друга влиянием на признак, их называют полигенами или полимерными генами. Само явление такого взаимодействия получило название полимерии. При этом степень проявления признака зависит от числа доминантных аллелей полигенов. Такие признаки называются количественными. Полимерные гены принято обозначать одной буквой латинского алфавита с цифровыми индексами, например, А1А1А2А2а3а3 и т.д. Признаки, детерминируемые полимерными генами, называются полигенными. Таким образом, наследуются многие количественные и некоторые качественные признаки у животных и человека: рост, масса тела, величина артериального давления, цвет кожи и др. Степень проявления этих признаков зависит от количества доминантных генов в генотипе (чем их больше, тем сильнее выражен признак) и в значительной мере от влияния условий среды. У человека может наблюдаться предрасположенность к различным заболеваниям: гипертонической болезни, ожирению, сахарному диабету, шизофрении и др. Данные признаки при благоприятных условиях среды могут и не проявиться или быть слабо выраженными. Это отличает полигенно наследуемые признаки от моногенных. Изменяя условия среды и проводя профилактические мероприятия можно значительно снизить частоту и степень выраженности некоторых мультифакториальных заболеваний. Суммирование «доз» полимерных генов (аддитивное действие) и влияние среды обеспечивает существование непрерывных рядов количественных изменений. Минимальное количество полимерных генов, при котором проявляется признак, называется пороговым эффектом.

Обнаружено много примеров комплементарного и эпистатического действия генов у микроорганизмов, растений, животных и человека. В основе взаимодействия неаллельных генов лежит биохимическое отношение между белками-ферментами, которые кодируются комплементарными или эпистатическими генами.

Зависимость нескольких признаков от одного гена носит название плейотропии. Обнаружено, что у овса окраска чешуи и длина ости семян определяются одним геном. У человека аномалия, известная под названием паучьи пальцы, обусловлена геном, с которым связаны также нарушения в строении.

С другой стороны, один и тот же признак может определяться разными генами — это явление генокопии.

Наконец, выделяют также явление фенокопии, когда признак обусловлен не действием гена, а влиянием фактора внешней среды. Классический пример — функция зрения. Эта функция определяется группой генов, продукты действия которых, взаимодействуют друг с другом сложным образом в течение всей жизни индивида и обеспечивают развитие и поддержание функций глаз и мозга. В случае нарушения целостности этой системы под действием генетических и/или средовых причин может развиться слепота.

Показателями зависимости функционирования гена от генотипа служат экспрессивность и пенетрантность.

Экспрессивность — это степень выраженности одного и того же варьирующего признака у разных лиц, имеющих ген, контролирующий этот признак. Отмечается низкая или высокая экспрессивность.

Пенетрантность — это вероятность проявления признака у разных лиц, имеющих ген, контролирующий этот признак. Пенетрантность измеряется в долях лиц (процентах), имеющих данный признак, по отношению к общему числу лиц, являющихся носителями


Предыдущие материалы: Следующие материалы: