Межаллельная комплементация

Аллельные исключения.

У гетерозиготного организма Аа, наблюдается аллельное исключение в части клеток организма. Фенотипически проявляются разные аллели: в одних клетках активен один аллель, например доминантный (А), тогда как в других другой – рецессивный(а). Аллельное исключение увеличивает разнообразие признаков многоклеточного организма при идентичности генотипов соматических клеток (Аа). Примером аллельного исключения является генетическая инактивация одной из Х-хромосом женских особей. Случайный характер инактивации путём гетерохроматизации (факультативный гетерохроматин) приводит к выключению из функций в одних клетках материнской, а в других – отцовской Х-хромосомы. Но всегда есть клетки несущие нормальный аллель.

Аллельные исключения наблюдаются также в В-лимфоцитах, синтезирующих антитела к определённым антигенам. Моноспецифичность таких иммуноглобулинов требует выбора, который должна осуществить каждая клетка между экспрессией отцовского или материнского аллеля.

Межаллельная комплементация.

В этом случае возможно формирование нормального признака «В» у организма, гетерозиготного по двум мутантным аллелям гена В (В1 В2). В1 - мутантный аллель – аномальный пептид – 1, В2 – мутантный аллель – аномальный пептид – 2, аллель В контролирует нормальный белок. У гетерозигот В1 В2 при формировании структурной организации белка компенсируются аномальные изменения белков, обеспечивая образование белка с нормальными свойствами и в результате межаллельной комплементации формируется нормальный признак.

1. МНОЖЕСТВЕННЫЕ АЛЛЕЛИ.

Большинство генов существует в виде двух вариантов аллелей. Но некоторые гены существуют в виде большего числа аллелей. Тогда в популяции имеется не два аллельных гена, а больше три, четыре до нескольких десятков. Такое явление называется множественным аллелизмом. Обозначаются множественные аллели одной буквой с указанием номера: А, а_1, а_2, а_3, а₄ Возникают они в результате многократных генных мутаций одного локуса гена. Чем больше аллельных генов, тем больше их комбинаций попарно. Они дают намного больше генотипов (Аа_1, Аа_2, Аа_3,

а₁ а_2, а₁ а_3, а₂ а_3, а₃ а₃), чем двухаллельные гены, дающие только три генотипа (АА, Аа, аа). У одной диплоидной особи может быть только два аллеля из серии множественных аллелей. Характер взаимодействия в серии множественных аллелей может быть по типу полного или неполного доминирования одного аллеля над другим, или кодоминирования.

Гетерозигота по множественным аллелям называется к о м п а у н д о м. По типу множественных аллелей у человека наследуются: группы крови по системе АВО, цвет глаз, варианты серповидноклеточной анемии: НbA, HbS, HdC.

4. ПЛЕЙОТРОПИЯ – это генетическое явление, обеспечивающее развитие нескольких признаков, контролируемых одним геном, проявляется множество фенотипических эффектов одного гена.

Различают:

а) прямую или истинную или первичную плейотропию

б) зависимую или относительную или вторичную плейотропию

А) При прямой плейотропии все разнообразные эффекты возникают в различных тканях или органах под действием одного гена в разных местах организма. Изменённый белок взаимодействует с клеточными структурами (мембраной, цитоплазмой) в клетках нескольких тканей и органов и изменяет их свойства. Например, синдром Марфана (арахнодактилия – «паучьи пальцы») у человека, развивается под действием мутантного доминантного гена - А, действие которого проявляется в нарушении развития соединительной ткани, что приводит к аномалии развития опорно-двигательного аппарата – длинные и тонкие пальцы, подвывиха хрусталика и развитие близорукости, аневризм (расширение) аорты уменьшает продолжительность жизни. Гомозиготы АА – нежизнеспособны, а у всех гетерозигот проявляются признака синдрома.

Б) Относительная (вторичная) имеется одно первичное действие мутантного гена, например, в случае серповидноклеточной анемии – дефектный гемоглобин и эритроциты принимают серповидную форму. Вследствие этого развивается ступенчатый процесс вторичных патологических проявлений - это дефекты возникающие в различных органах: слипание и разрушение эритроцитов, анемия, умственная и физическая отсталость, увеличение и фиброз селезёнки, поражения кожи, почек, сердца, мозга. Поэтому гомозиготы (SS) по этому заболеванию погибают до полового созревания (в детском возрасте).

Схема действия плейотропных генов

первичная плейотропия вторичная плейотропия

Ген Ген

Белок – фермент Белок – фермент

Химические реакции Химические реакции

Признаки А В С признак А

признак В

признак С

5. Пенетрантность и экспрессивность показатели, характеризующие проявление генотипа в фенотип. Они обусловлены системой взаимодействующих генов генотипа (дозой гена, системой полимерных генов, эпистазом, модифицирующим действием со стороны неаллельных генов модификаторов – интенсификаторов и супрессоров), половой принадлежностью и факторами среды.

Пенетрантность – показатель частоты проявления гена (аллелей) в признак. Отражает частоту фенотипического проявления имеющейся в генотипе наследственной информации. Пенетрантность выражается в процентах -% и указывает, у какого процента % особей, имеющих в генотипе данный аллель гена-А, формируется соответствующий ему признак. Если признак проявляется у всех организмов, имеющих этот аллель, то пенетрантность равна 100%. Если пенетрантность равна 30%, то это указывает, что ген проявляется у 30 особей из 100 носителей этого гена. У мужчин ген подагры проявляется с 20% пенетрантностью, а у женщин равен 0%

Экспрессивност ь – это степень фенотипического проявления признака, контролируемого данным геном. Например, интенсивность пигментации кожи у человека, увеличивающейся при возрастании числа доминантных аллелей (А₁, А₂, А₃, А₄) в системе полимерных генов: А_1, А_2, А_3, А ₄ – чёрный, а_1, а_2, а_3, а₄ - белый – а ₁ а ₁ а ₂ а _{2 -} белый, А ₁а ₁ а ₂ а ₂ - светлокожий мулат, А ₁А ₁ а ₂а ₂ - мулат смуглый, А ₁А₁ А₂ а₂ - тёмный мулат, А₁А₁А₂А₂ - негр чёрнокожий.

Влияние средовых факторов выражается усилением степени пигментации кожи у человека с одним генотипом - А₁а₁ а₂ а₂ под действием ультрафиолетовых лучей.

Доза гена отражает развитие шизофрении - у гомозигот равна 100% пенетрантности, а у гетерозигот – 20%. Течение, развитие патологических состояний могут наблюдаться в виде лёгких и тяжелых проявлений – гипертонии, сахарного диабета и других признаков.

6. НЕАЛЛЕЛЬНЫЕ ГЕНЫ – это гены, расположенные в разных локусах (местах) гомологичных и негомологичных хромосом. Неаллельные гена обозначаются разными буквами (А,В,С,).

в одной хромосоме или в разных хромосомах.