KAS IR EPISTAZE? (AR PIEMĒRIEM) - BIOLOĢIJA - 2025

Epistāze ģenētika, ir pētījums par mijiedarbību starp dažādām gēnu, kas kodēti uz tāda paša rakstura. Tas ir, tas ir pazīmes izpausme, kas rodas no mijiedarbības starp gēniem alēles dažādos locītavās.

Kad mēs runājam par attiecībām, kas izveido tā paša gēna alēles, mēs atsaucamies uz aleliskajām attiecībām. Tas ir, viena un tā paša lokusa alēles vai allelomorfās alēles. Tās ir zināmās pilnīgas dominēšanas, nepilnīgas dominēšanas, kodominanses un letalitātes mijiedarbības starp viena un tā paša gēna alēles.

Baldness gēns ir epistatisks cilvēkiem ar sarkaniem vai blondiem matiem. Tomass Šafejs no Wikimedia Commons

Attiecībās starp dažādu lokalizāciju alēliem, gluži pretēji, mēs runājam par allelomorfām alēlēm. Tās ir tā saucamās gēnu mijiedarbības, kuras kaut kādā veidā ir epistatiskas.

Epistasis ļauj mums analizēt, vai viena gēna ekspresija nosaka cita ekspresiju. Tādā gadījumā šāds gēns otrajā gadījumā būtu epistatisks; otrais būtu hipostātisks attiecībā uz pirmo. Epistāzes analīze arī ļauj noteikt secību, kādā darbojas gēni, kas nosaka to pašu fenotipu.

Vienkāršākā epistēze analizē, kā mijiedarbojas divi dažādi gēni, lai iegūtu vienu un to pašu fenotipu. Bet acīmredzot tas var būt daudz vairāk gēnu.

Vienkāršās epistāzes analīzei mēs balstīsimies uz klasiskās dihibrīda krustu proporciju variācijām. Tas ir, attiecībā uz attiecībām 9: 3: 3: 1 un pats pret sevi.

Klasiskā fenotipiskā attiecība 9: 3: 3: 1

Šī proporcija rodas, apvienojot divu dažādu rakstzīmju mantojuma analīzi. Tas ir, tas ir divu neatkarīgu fenotipisko segregāciju (3: 1) X (3: 1) kombinācijas rezultāts.

Kad Mendels analizēja, piemēram, augu augus vai sēklu krāsu, katrs raksturs nošķīra no 3 līdz 1. Kad viņš analizēja tos kopā, pat ja tie bija divas dažādas rakstzīmes, katrs nošķīra no 3 līdz 1. Tas ir, tie tika sadalīti neatkarīgi.

Tomēr, kad Mendels analizēja rakstzīmes pa pāriem, viņi ieguva plaši pazīstamās fenotipiskās klases 9., 3., 3. un 1. klasi. Bet šīs klases bija divu dažādu rakstzīmju summa. Un nekad, neviens raksturs neietekmēja to, kā otrs izpaudās.

Gametas un proporcijas divu gēnu krustos. Ņemts no m.wikipedia.org

Atkāpes, kas nav tādas

Iepriekšējais bija klasiskās Mendeļu proporcijas skaidrojums. Tāpēc tas nav epistāzes gadījums. Epistasis pēta viena un tā paša rakstura mantojuma gadījumus, ko nosaka vairāki gēni.

Iepriekšējā lieta jeb Mendeles otrais likums bija divu dažādu varoņu mantojums. Tie, kas paskaidroti vēlāk, ir patiesas epistātiskas proporcijas, un tajos iesaistītas tikai allelomorfas alēles.

Attiecība 9: 3: 3: 1 (dubultā dominējošā epistaze)

Šis gadījums tiek atklāts, kad viens un tas pats personāžs izrāda četras dažādas fenotipiskas izpausmes proporcijā 9: 3: 3: 1. Tāpēc tā nevar būt tāda alelliska (monogēna) mijiedarbība kā tā, kas izraisa četru dažādu asins grupu parādīšanos ABO sistēmā.

Kā piemēru ņemsim krustu starp heterozigotu indivīdu ar A tipa asinīm un heterozigotu indivīdu ar B tipa asinīm, tas ir, krustu I ^A i XI ^B i. Tas mums dotu indivīdu I ^A i (A tips), I ^A I ^B (AB tips), I ^B i (B tips) un ii (O tips) attiecību 1: 1: 1: 1 .

Gluži pretēji, gailas ķemmes veidā tiek novērotas patiesas dominējošas dubultās epistatiskās attiecības (9: 3: 3: 1). Ir četras fenotipiskās klases, bet attiecībās 9: 3: 3: 1.

Tās noteikšanā un manifestācijā piedalās divi gēni, sauksim tos par R un P. Neatkarīgi no tā, R un P alēles uzrāda pilnīgu dominanti pār attiecīgi r un p alēlēm.

No RrPp X RrPp krusta mēs varam iegūt fenotipa klases 9 R_P_, 3 R_pp, 3 rrP_ un 1 rrpp. Simbols "_" nozīmē, ka šī alēle var būt dominējošā vai recesīvā. Saistītais fenotips nemainās.

9. klasi R_P_ attēlo gaiļi ar valriekstu cekiem, 3 R_pp - gaiļi ar rožu cekaru. Zirņu cekulainie gaili būtu 3. klases rrP_; tiem, kas pieder rrpp klasei, ir viena krsa.

Cockscomb ģenētiski analizēts vairākas reizes. Paņemts no maxpixel.net

Divkāršā dominējošā epistīzē katra 3. klase rodas no R vai P gēna dominējošās ietekmes. 9. klasi pārstāv tā, kurā izpaužas gan R, gan P dominējošās alēles.Visbeidzot, 1. klases rrpp alēles nav. dominējošie abi gēni.

Attiecība 15: 1 (dubultā gēna darbība)

Šajā epistātiskajā mijiedarbībā viens gēns nenomāc cita izpausmes. Gluži pretēji, abi gēni kodē vienas un tās pašas pazīmes izpausmi, bet bez aditīvas iedarbības.

Tāpēc vismaz viena dominējoša alēļa klātbūtne no abiem gēniem no dažādiem lokusiem ļauj izpausties iezīme 15. klasē. Dominējošo alēļu (dubultā recesīvā klase) neesamība nosaka 1. klases fenotipu.

A un / vai B gēnu produkti piedalās kviešu graudu krāsas izpausmē. Tas ir, kāds no šiem produktiem (vai abiem) var izraisīt bioķīmisko reakciju, kas pārveido prekursoru par pigmentu.

Vienīgā klase, kas neražo nevienu no tām, ir 1. klases aabb. Tāpēc 9. A_B_, 3. A_bb un 3. aaB_ klase ražos pigmentētus graudus, bet atlikušais mazākums to nedarīs.

13: 3 attiecība (dominējošā slāpēšana)

Šeit atrodams gadījums, kad dominē gēna (hipostatiska) dzēšana, ja ir vismaz viena otras dominējošā alēle (epistatisks). Tas ir, formāli runājot, viens gēns nomāc otra darbību.

Ja tā ir dominējošā D slāpēšana virs K, mums būtu tas pats fenotips, kas saistīts ar 9. klases D_K_, 3 D_kk un 1 ddkk klasēm. 3. klase ddK_ būtu vienīgā, kurai būtu raksturīga neatzītā īpašība.

Divkāršā recesīvā klase tiek pievienota 9. D_K_ un 3. D_kk klasei, jo tā neražo to, ko kodē hipostatiskais gēns K. Ne tāpēc, ka to nomāc D, kura arī nav, bet tāpēc, ka tas nerada K.

Šo attiecību dažreiz sauc arī par dominējošo un recesīvo epizozi. Dominējošā ir K virs D / d. Recesīvā epistāze būtu tāda, kāda ir dd virs K / k.

Piemēram, prīmulas ziedi ir parādā savu krāsu divu gēnu izpausmēm. K gēns, kas kodē pigmenta malvidīna ražošanu, un D gēns, kas kodē malvidīna nomākumu.

Tikai ddKK vai ddKk augi (ti, 3. klases ddK_) ražos malvidīnu un būs zilā krāsā. Jebkurš cits genotips radīs augus ar tirkīza ziediem.

9: 7 attiecība (dubultojusies recesīvā epistēze)

Šajā gadījumā rakstzīmju izpausmei ir nepieciešams, lai pārī būtu vismaz viena dominējošā alēle no katra gēna. Teiksim, ka tie ir C un P gēni. Tas ir, homozigots recesīvs stāvoklis vienā no pāra gēniem (cc vai pp) padara rakstura izpausmi neiespējamu.

Citiem vārdiem sakot, tikai 9. klasei C_P_ ir vismaz viena dominējošā C alēle un viena dominējošā P alēle. Lai pazīme izpaustos, jābūt klāt abu gēnu funkcionālajiem produktiem.

Šī mijiedarbība ir epistātiska, jo viena gēna ekspresijas trūkums neļauj izpausties citam gēnam. Tas ir divtik, jo patiesība ir arī pretēja.

Klasisks piemērs, kas ilustrē šo gadījumu, ir zirņu ziedi. CCpp un ccPP augiem ir balti ziedi. Starp tiem sakrustotajiem CcPp hibrīdiem ir purpursarkani ziedi.

Ja tiek šķērsoti divi no šiem hibrīdiem augiem, mēs iegūsim 9. klases C-P_, kuriem būs purpursarkanie ziedi. 3. klases C_pp, 3 ccP_ un ccpp klases būs balti ziedi.

Ziedu krāsas mantojuma izpēte ir daudz palīdzējusi izprast epizozi. Paņemts no maxpixel.net

Citas epistatiskas fenotipiskās attiecības

No proporcijas, kas ierosināta Mendeļa otrajā likumā, mums ir citi papildu gadījumi, kurus ir vērts pieminēt.

Labota iemesla dēļ modificēto attiecību 9: 4: 3 mēs saucam par recesīvu epizozi. Ja gēns ir homozigots recesīvajam gēnam, tas novērš otra gēna ekspresiju - pat ja tas ir dominējošais.

Ņemiet par piemēru aa genotipa recesīvo epistēzi, salīdzinot ar B gēnu. 9. klase ir jau atzīta 9 A_B_. 4. klasei jāpievieno 1. klases aabb, izmantojot to pašu fenotipu, kas 3. klases aaB_. 3. klase būtu 3. klases A_bb klase.

Dublētu gēnu epistātiskajā mijiedarbībā novērotā fenotipiskā attiecība ir 9: 6: 1. Visiem 9. klases A_B_ indivīdiem ir vismaz viena alēle no katra A vai B gēna. Viņiem visiem ir vienāds fenotips.

Gluži pretēji, 3. klasē A_bb un 3 aaBb ir tikai A vai B dominējošās alēles. Šajā gadījumā ir arī viens un tas pats fenotips, taču atšķirīgs no pārējiem. Visbeidzot, 1. klases aabā nevienam no gēniem nav dominējošas alēles, un tas pārstāv citu fenotipu.

Iespējams, ka visvairāk mulsinošā ir dominējošā epistēze, kas parāda fenotipisko attiecību 12: 3: 1. Šeit A (epistatiskais) pārsvars pār B (hipostatisks) liek 9. klasei A-B_ pievienoties 3. klasei A_bb.

B fenotips izpaudīsies tikai tad, ja A nav 3. klasē aaB_. Divkāršs recesīvs 1. klases aabb neuzrādīs ne fenotipu, kas saistīts ar A / a gēnu, ne ar B / b gēnu.

Citas epistatiskās fenotipiskās attiecības, kurām nav noteikta nosaukuma, ir 7: 6: 3, 3: 6: 3: 4 un 11: 5.

Atsauces

1. Brooker, RJ (2017). Ģenētika: analīze un principi. McGraw-Hill augstākā izglītība, Ņujorka, NY, ASV.
2. Goodenough, UW (1984) Ģenētika. WB Saunders Co. Ltd, Pkiladelphia, PA, ASV.
3. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Ievads ģenētiskajā analīzē (11. izdevums). Ņujorka: WH Freeman, Ņujorka, NY, ASV.
4. Miko, I. (2008) Epistasis: Gēnu mijiedarbība un fenotipa ietekme. Dabas izglītība 1: 197. daba.com
5. Vaits, D., Rabago-Smits, M. (2011). Genotipa-fenotipa asociācijas un cilvēka acu krāsa. Cilvēka ģenētikas žurnāls, 56: 5–7.
6. Xie, J., Qureshi, AA, Li., Y., Han, J. (2010) ABO asins grupa un ādas vēža sastopamība. PLOS ONE, 5: e11972.