Эпистаз генов

Явление эпистаза генов

Необходимо ответить тот факт, что очень редко развитие того или иного признака определяется одним геном. В большинстве случаев какой – либо ген в единственном экземпляре становится фундаментом для развития различных признаков. Такое явление называется плейотропным взаимодействием генов. Также весьма распространено такое явление, когда один признак контролируется несколькими генами.

Неаллельные гены могут взаимодействовать между собой, когда один признак проявляется под действием нескольких генов.

В науке выделяется три формы взаимодействия генов между собой:

• комплементарность (или такое взаимодействие генов, которые дополняют друг друга и обуславливают развитие нового признака);
• полимерия или процесс генетического взаимодействия, при котором неаллельные гены влияют в одном напралвении на развитие одинакового признака;
• эпистаз (подавление гена иным геном).

Все указанные типы неаллельных взаимодействий встречаются с равной степенью вероятности и должны оцениваться с позиций гибридологического подхода.

Механизмы эпистаза генов

Гены – супрессоры обладают способностью подавлять действие других генов, гены ингибиторы оказывают аналогичное действие. Реакция, возникающая от такого взаимодействия, может проявиться в рецессивном и доминантном вариантах.

Доминантный эпистаз наблюдается в том случае, если доминантная аллель гена – супрессора подавляет действие другого гена. Такая аллель, как правило, обозначается буквой I.

В свою очередь рецессивный эпистаз наблюдается в диаметрально противоположном случае при угнетении одного гена другим.

Фенотипическое расщепление при каждом виде эпистаза существенно различается. При доминантном эпистазе в случае скрещивания дигетерозигот расщепление может быть в следующих соотношениях:

• тринадцать к трем и семь к шести к трем;
• двенадцать к трем и к одному.

При рецессивном эпистазе расщепление может быть в следующих соотношениях:

• девять к трем и к четырём;
• тринадцать к трем.

Взаимодействие по типу эпистаза противоположно комплементарному. При наличии комплиментарного взаимодействия наблюдается дополнение одного гена другим. Эпистаз очень схож с доминированием, но разница проявляется в участие аллеля, принадлежащего к аллеморфной паре.

При эпистазе аллель одного гена подавляет проявление аллеля из другой аллеломорфной пары, т. е. неаллельного гена. Фенотипически эпистаз выражается в отклонении от расщепления, которое ожидается от стандартного наследования. Следует отметить тот факт, что нарушения законов Менделя в данном случае не происходит, поскольку распределения аллелей всех взаимодействующих генов соответствует закону независимого комбинирования тех или иных признаков.

Эпистатическая система наследования обнаружена у кур. Некоторые породы кур имеют белое оперение (плимутрок, леггорн), другие породы имеют окрашенное оперение (полосатый плимутрок). При этом белое оперение различных пород кур определяется несколькими различными генами. Например, белая доминантная окраска определяется генами CCII, а рецессивная белая – ccii. Возможно и другое условное обозначение.

При этом ген С позволяет определить наличие предшественника пигмента или исследовать окрашенность пера и гены, отвечающие за не окрашенность пера. При скрещивании между собой гибридов F1 во втором поколении имеет место расщепление по окраске в отношении 13 белых: 3 окрашенных.

Также можно привести и другие примеры эпистатического взаимодействия генов. У человека существует так называемый бомбейский феномен. Люди, которые гетерозиготные по гену FUTI обладают нарушенной экспрессией генов, которые кодируют ферменты, отвечающие за образование эритроцитов A и B. На эритроцитах вместо нормальных генов образуются дефектные гены. Эти люди имеют группу крови O независимо от аллелей генов, которые определяют тип группы крови по системе ABO, не имеют антиегна A, антигена B.

Гены, которые определяют окраску шерсти у мышей также обладают эпистатическим взаимодействием. Окраска агаути у мышей обусловлена чередованием кольцевых пигментных полос по длине каждой части волосяного покрова. Она доминирует над чёрной окраской и определяется рецессивным мутантным аллелем. Если рецессивная мутация имеется в другом локусе, то пигментация полностью исчезает, и эта ситуация совершенно не зависит от того, какими аллелями представлен ген A.

Доминантный эпистаз у тыквы проявляется в окраске плодов. Доминантный аллель тыквы обуславливает ее белую окраску, вне зависимости от того, какими аллелями представлен ген B. Если локус A представлен рецессивной аллелью, то растения с генотипами BB и Bb имеют жёлтые плоды, а bb — зелёные.

Встречаются ситуации, когда наблюдается двойной эпистаз. Он встречается в тех случаях, когда встречаются гены, кодирующие ферменты одного метаболического пути. Если внутри клетки не будет создаваться нормальная форма одного из ферментов, то также не будет образовываться промежуточный продукт, который является фундаментом для всех последующих стадий. В результате нормативного продукта не будет образовываться при любой комбинации аллелей.

Также в качестве примера можно привести гены мухи – дрозофилы, которые кодируют ферменты – катализаторы, участвующие в превращении триптофана, который приобретает бурую окраску во время химических превращений. Если в процессе будет участвовать только рецессивный ген, то фенотип мух по окраске будет существенно отличаться от дикого типа.

Таким образом, эпистатическое взаимодействие неаллельных генов является одним из примеров подавления одного гена другим. Он позволяет отследить закономерности наследования генов и отразить специфику их взаимодействия внутри генотипа.