Альтернативные гены – это комплекс мозаичных генов, сплайсинг транскрипта с которого бывает различным в разных тканях на той или иной стадии развития организма.
Альтернативные гены в живом организме
В организме присутствует множество альтернативных генов, поскольку за развитие каждого признака организма, который формируется при половом размножении отвечает пара генов, полученных от матери и отца, находящихся в определенном типе взаимодействия.
Ген – это участок хромосомы, который определяет процесс развития у организма одного или нескольких признаков.
Для того, чтобы понять механизм действия альтернативных генов, необходимо дать определение понятию аллель, а также аллельные гены.
Аллели – это различные состояния одного и того же гена, который располагается в определенном локусе или участке гомологичных хромосом и определяет развитие какого-либо признака.
Как правило, за развитие одного признака отвечает две аллели, поскольку они получаются в ходе попадания в зиготу генов от отца и матери.
Аллельные гены располагаются в гомологичных хромосомах, которые имеются только в тех клетках, что содержат диплоидный набор хромосом. Аллельные гены отсутствуют в половых хромосомах эукариотических и прокариотических организмов.
Также аллельные гены определяют как формы одного и того же гена, которые расположены в локусах и взаимосвязано участвуют в развитии альтернативных признаков. Аллели определяют варианты развития одного и того же признака. В аллели может взаимодействовать сразу два гена, а вот в гаметах напротив два гена взаимодействуют друг с другом не могут.
Альтернативный сплайсинг представляет собой механизм редактирования молекулы РНК, благодаря которому на основе одного и того же гена организм синтезирует несколько изоформ белковой молекулы. Таким образом, лишний раз доказывается возможность формирования фенотипического и генотипического разнообразия за счет наличия в геноме тех или иных альтернативных генов.
Механизмы формирования альтернативных генов
По статистике анализ большого количества молекул ДНК показал, что большинство человеческих генов подвержены альтернативному сплайсингу. Благодаря такому процессу в клетках:
- поддерживается разнообразие белков в организме;
- поддерживается стабильность генофонда.
Генетическая система организма при этом характеризуется гармоничным взаимодействием всех генов, которые входят в ее состав. Альтернативные гены позволяют обеспечить в генотипе своего рода генный баланс, поскольку вносят в него разнообразие, но при этом не меняют общее количество хромосом и не затрагивают геном в целом.
Также сбалансированность генотипа определяется тем, что каждый из представленных генов присутствует в нем в строго определенной дозе или аллели. По своей сути аллель представляет собой одну из двух или более форм альтернативного гена, который отличается уникальной нуклеотидной последовательностью.
Присутствуя в клетках организма в одном экземпляре, аллель обеспечивает развитие соответствующего признака до определенного количественного предела. Сбалансированное взаимодействие генов обеспечивает нормальное развитие организма, а также повышает его жизнеспособность, поскольку регулируют степень развития функциональной адаптированности организма к изменениям условий среды обитания.
Большинство альтернативных генов в диплоидной клетке представлено двумя аллелями, которые расположены в идентичных локусах гомологичных хромосом. Таким образом, и х генетическая доза равна двум. При этом можно сделать вывод о том, что количество доз альтернативных генов зависит от их функционального предназначения.
Альтернативные гены определяют развитие противоположных признаков, и их пары называют аллеморфными. При этом явление парности можно назвать аллелизмом.
Каждый ген имеет два состояния — А и а, ввиду чего они составляют одну пару, а каждого из членов данной пары называют аллелью. Таким образом, гены, расположенные в одних и тех же локусах (участках) гомологичных хромосом и определяющие альтернативное развитие одного и того же признака организма, называются аллельными.
Взаимодействие аллельных генов представляет собой систему, когда за один признак отвечают несколько генов. Причем если это аллели одного и того же гена, то такие взаимодействия называются аллельными, а в случае разных генов — неаллельными.
Альтернативные гены обеспечивают различные типы взаимодействия. Среди них выделяют:
- доминирование (ген родительской особи проявляется у дочерних);
- неполное доминирование (у дочерних особей наблюдается проявление промежуточного признака);
- кодоминирование (появление нового признака, например, четвертой группы крови).
Доминирование представляет собой такой тип генетического взаимодействия, при котором один из генов полностью исключает проявление другого. В результате гетерозиготные организмы соответствуют родителю, который гомозиготен по доминантной аллели. Примерами полного доминирования могут служить доминирование у гороха желтой окраски семени над зеленой.
Еще одним вариантом наследования называют кодоминирование, которое отличается тем, что в фенотипе гетерозигот проявляются оба аллельных гена, что создает ситуацию формирования нового признака. Примером может служить формирование четвертой группы крови.
Наконец, множественный аллелизм наблюдается, если в популяции оказывается больше двух аллельных генов. Эти гены возникают в том случае, если наблюдаются мутации одного и того же гена хромосомы.
Неаллельное генетическое взаимодействие проявляется в комплементарности и эпистазе. Комплементарность есть взаимодействие генов, при котором два неаллельных гена могут дать новый признак. Эпистаз заключается в подавление действия генов одной аллели генами другой. Подавляющий ген является супрессером или ингибитором.
Таким образом, альтернативные гены отвечают за развитие альтернативных признаков, внося существенное разнообразие в формируемые фенотипы дочерних особей.
