معلومة

الجينات والأليلات

الجينات والأليلات


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هذا سؤال متعدد الخيارات:

لنأخذ جينًا اسمه ABC يرمز إلى إنزيم يشارك في عملية التمثيل الغذائي للسكريات. هناك نوعان من الأليلات المعروفة لهذا الجين ، ABC1 و ABC2. أي عبارة تصف العلاقة بين جين ABC وأليل ABC1 و ABC2 بشكل صحيح؟

أ. الجين عبارة عن سلسلة من الأحماض الأمينية والأليلات هي سلسلة متشابهة جدًا من الأحماض الأمينية.

ب. الجين هو سمة والأليلات عبارة عن سلسلة من الأحماض الأمينية.

ج. الجين هو سمة والأليلات عبارة عن تسلسل نيوكليوتيد.

د. الجين عبارة عن سلسلة من النيوكليوتيدات والأليلات عبارة عن سلسلة من الأحماض الأمينية.

ه. كل من الجين والأليلات عبارة عن تسلسل نيوكليوتيد.

اعتقدت أن الجواب بولكن الجواب الصحيح هو ه. لا أستطيع معرفة السبب. هل يعلم أحد؟


الأليلات هي في الأساس أنواع فرعية من الجين. في وقت مندل ، لم تكن الطبيعة الجزيئية للوراثة معروفة ، لذا فإن التعريف الأصلي للجين يشير إلى "بعض" وراثي الكيان الجزيئي داخل الكائن الحي المسؤول عن سمة. الأليلات هي "نكهات" مختلفة لجين معين. على سبيل المثال ، يوجد جين للون الزهرة ، يمكن أن يكون هناك أليلات مختلفة تؤدي إلى ألوان مختلفة (هذا مثال مبسط للغاية). النمط الجيني هو تكوين من الأليلات بينما النمط الظاهري هو التأثير الذي يتم رؤيته.

مع معرفة علم الوراثة الجزيئي المتراكب على هذه المفاهيم الأساسية ، سيكون الجين أساسًا جزءًا محددًا جيدًا من الجينوم (DNA) المسؤول عن سمة جزيئية. الأليلات هي متغيرات التسلسل الفعلي لهذه المنطقة الجينومية (لا تفكر في عمليات النقل هنا).

هذا هو تبريري لصحة وعدم صحة النقاط المختلفة ، بناءً على المعرفة الحالية بعلم الوراثة الجزيئي:

أ. غير صحيح. لا تحتاج الجينات بالضرورة إلى ترميز البروتينات. هناك RNAs غير مشفر

ب. غير صحيح. السمة هي سمة نوعية. النمط الظاهري هو مظهر من مظاهر السمة. الجينات والأنماط الجينية هي أسباب السمات وليست السمات نفسها.

ج. غير صحيح. نفس ما ورد أعلاه.

د. غير صحيح. وفقًا للتعريف ، تعد الأليلات من متغيرات الجين ويجب أن تكون من نفس الطبيعة الجزيئية مثل الجينات. ومع ذلك ، إذا نسينا الدلالات ، فقد يبدو هذا تعريفًا أكثر ملاءمة لأن الاختلافات في السمات لا تنشأ فقط بسبب تسلسل الجينات ولكن أيضًا بسبب الأحماض الأمينية. ومع ذلك ، هناك خلل في هذا المنطق ونقاط العداد هي:

  1. لن يكون هذا المخطط قابلاً للوراثة (تحرير RNA / الربط البديل / PTM ، إلخ).
  2. لقد ثبت أنه حتى الطفرات المترادفة يمكن أن يكون لها أنماط ظاهرية مختلفة. (بلوتكين وكودلا. 2011)
  3. هذا لا يعتبر RNAs غير مشفر

ه. صحيح إلى حد ما (ليس بالمعنى الدقيق للكلمة ولكنه جيد لمعظم المناقشات. الجين ليس في الحقيقة تسلسل نيوكليوتيد. الجين هو منطقة مشروحة من الجينوم التي لها تسلسل محدد. هذا مشابه لقول أن الجسم كتلة. الكائن له كتلة الكائن ليس كتلة. هذا مجرد دلالات ، وكما قلت ، ليس مهمًا جدًا للمناقشات العامة.)


كل من الجينات والأليلات هي سلاسل من الحمض النووي. سوف يرمز الجين إلى سمة ، مثل لون الشعر ، بينما سيكون الأليل هو المتغيرات لهذا الجين (على سبيل المثال ، ترميز الأليلات للشعر الأشقر والبني والأسود والأحمر).

إنه يشبه كتب الطهي تقريبًا: قد يحتوي كتابان للطهي (الحمض النووي) على وصفة (جين) للخبز لكنهما يستخدمان تعليمات مختلفة قليلاً (الأليلات) مما يؤدي إلى خبز (سمات) مختلفة.


الجينات والأليلات - علم الأحياء

أشار مندل إلى أن أليلين فقط ، أحدهما سائد والآخر متنحي ، يمكن أن يتواجدان لجين معين. نحن نعلم الآن أن هذا تبسيط مفرط. على الرغم من أن البشر الفرديين (وجميع الكائنات ثنائية الصبغيات) يمكن أن يكون لديهم أليلين فقط لجين معين ، إلا أن الأليلات المتعددة قد توجد على مستوى السكان بحيث يتم ملاحظة العديد من مجموعات من أليلين. لاحظ أنه عند وجود العديد من الأليلات لنفس الجين ، فإن الاتفاقية هي الإشارة إلى النمط الظاهري أو النمط الجيني الأكثر شيوعًا بين الحيوانات البرية على أنه النوع البري (غالبًا ما يتم اختصاره & # 8220 + & # 8221) يعتبر هذا المعيار أو القاعدة. يتم النظر في جميع الطرز المظهرية أو الطرز الجينية الأخرى المتغيرات من هذا المعيار ، بمعنى أنها تنحرف عن النوع البري. قد يكون البديل متنحيًا أو مهيمنًا على الأليل من النوع البري.

مثال على الأليلات المتعددة هو لون المعطف في الأرانب (الشكل 1). هنا ، توجد أربعة أليلات لـ ج الجين. النسخة البرية ، C + C + ، يتم التعبير عنه بالفراء البني. النمط الظاهري شينشيلا ، ج الفصل ج الفصل، يُعبر عنه بالفراء الأبيض ذو الرؤوس السوداء. النمط الظاهري في جبال الهيمالايا ، ج ح ج ح، لها فرو أسود على الأطراف وفراء أبيض في مكان آخر. أخيرًا ، البينو ، أو النمط الظاهري & # 8220colorless & # 8221 ، نسخةيتم التعبير عنه بالفراء الأبيض. في حالات الأليلات المتعددة ، يمكن أن توجد التسلسلات الهرمية المهيمنة. في هذه الحالة ، يسود أليل من النوع البري على جميع الأنواع الأخرى ، وتهيمن شينشيلا بشكل غير كامل على جبال الهيمالايا والألبينو ، بينما تهيمن جبال الهيمالايا على الألبينو. تم الكشف عن هذا التسلسل الهرمي ، أو السلسلة الأليلية ، من خلال ملاحظة الأنماط الظاهرية لكل نسل متغاير الزيجوت.

الشكل 1. توجد أربعة أليلات مختلفة للون معطف الأرنب (ج) الجين.

الشكل 2. كما رأينا في مقارنة البرية ذبابة الفاكهة (يسار) و أنتينابيديا متحولة (يمين) ، متحولة Antennapedia لها أرجل على رأسها بدلاً من الهوائيات.

غالبًا ما تحدث الهيمنة الكاملة للنمط الظاهري من النوع البري على جميع المسوخات الأخرى كتأثير & # 8220dosage & # 8221 لمنتج جيني معين ، مثل أن الأليل من النوع البري يوفر الكمية الصحيحة من المنتج الجيني بينما لا تستطيع الأليلات الطافرة ذلك. بالنسبة للسلسلة الأليلية في الأرانب ، قد يوفر الأليل من النوع البري جرعة معينة من صبغة الفراء ، بينما توفر المسوخ جرعة أقل أو لا تقدم على الإطلاق. ومن المثير للاهتمام ، أن النمط الظاهري في الهيمالايا هو نتيجة أليل ينتج منتج جيني حساس لدرجة الحرارة ينتج فقط صبغة في الأطراف الأكثر برودة لجسم الأرنب.

بدلا من ذلك ، يمكن أن يكون أليل واحد متحور هو المسيطر على جميع الطرز المظهرية الأخرى ، بما في ذلك النوع البري. قد يحدث هذا عندما يتداخل الأليل الطافر بطريقة ما مع الرسالة الجينية حتى أن الزيجوت المتغاير مع نسخة أليل من النوع البري يعبر عن النمط الظاهري المتحور. تتمثل إحدى الطرق التي يمكن أن يتدخل بها الأليل الطافر في تعزيز وظيفة منتج الجين من النوع البري أو تغيير توزيعه في الجسم.

أحد الأمثلة على ذلك هو ملف أنتينابيديا طفرة في ذبابة الفاكهة (الشكل 2). في هذه الحالة ، يوسع الأليل الطافر توزيع منتج الجين ، ونتيجة لذلك ، فإن أنتينابيديا يطور الزيجوت المتغاير أرجل على رأسه حيث يجب أن تكون هوائياته.

الأليلات المتعددة تمنح المقاومة للأدوية في طفيلي الملاريا

الملاريا مرض طفيلي يصيب الإنسان وينتقل عن طريق إناث البعوض المصابة ومنها أنوفيليس غامبيا (الشكل 3 أ) ، ويتميز بحمى شديدة دورية ، وقشعريرة ، وأعراض تشبه أعراض الأنفلونزا ، وفقر دم شديد. المتصورة المنجلية و P. النشيطة هي أكثر العوامل المسببة للملاريا شيوعًا ، و المتصورة المنجلية هو الأكثر فتكًا (الشكل 3 ب). عندما يتم التعامل معها بشكل سريع وصحيح ، المتصورة المنجليةالملاريا لديها معدل وفيات بنسبة 0.1 في المئة. ومع ذلك ، في بعض أجزاء العالم ، طور الطفيلي مقاومة لعلاجات الملاريا شائعة الاستخدام ، لذلك يمكن أن تختلف علاجات الملاريا الأكثر فاعلية حسب المنطقة الجغرافية.

الشكل 3. (أ) أنوفيليس غامبيا ، أو بعوض الملاريا الأفريقي ، يعمل كناقل في انتقال الطفيلي المسبب للملاريا إلى البشر (ب) المتصورة المنجلية ، والتي يتم تصورها هنا باستخدام المجهر الإلكتروني لنقل الألوان الزائفة. (الائتمان أ: جيمس دي جاثاني الائتمان ب: لون أوتي فريفيرت الزائف بواسطة بيانات مقياس مارغريت شير من مات راسل)

في جنوب شرق آسيا وأفريقيا وأمريكا الجنوبية ، المتصورة المنجلية طور مقاومة للأدوية المضادة للملاريا الكلوروكين والميفلوكين والسلفادوكسين-بيريميثامين. المتصورة المنجلية، والتي تكون أحادية العدد خلال مرحلة الحياة التي تكون فيها معدية للإنسان ، وقد طورت أليلات طافرة متعددة مقاومة للأدوية من درهم الجين. ترتبط درجات متفاوتة من مقاومة السلفادوكسين بكل من هذه الأليلات. يجري فرداني ، المتصورة المنجلية يحتاج فقط إلى أليل واحد مقاوم للأدوية للتعبير عن هذه الصفة.

في جنوب شرق آسيا ، توجد أليلات مختلفة مقاومة للسلفادوكسين من درهم يتم ترجمة الجينات إلى مناطق جغرافية مختلفة. هذه ظاهرة تطورية شائعة تحدث بسبب ظهور طفرات مقاومة للأدوية في مجموعة سكانية وتتزاوج مع الآخرين المتصورة المنجلية يعزل على مقربة. تسبب الطفيليات المقاومة للسلفادوكسين معاناة بشرية كبيرة في المناطق التي يستخدم فيها هذا الدواء على نطاق واسع كعلاج للملاريا بدون وصفة طبية. كما هو شائع مع مسببات الأمراض التي تتكاثر إلى أعداد كبيرة خلال دورة العدوى ، المتصورة المنجلية يتطور بسرعة نسبيًا (أكثر من عقد أو نحو ذلك) استجابة للضغط الانتقائي للأدوية المضادة للملاريا شائعة الاستخدام. لهذا السبب ، يجب على العلماء العمل باستمرار لتطوير عقاقير جديدة أو تركيبات عقاقير لمكافحة عبء الملاريا في جميع أنحاء العالم. [1]


4.1 الكروموسومات والجينات والأليلات والطفرات

فقر الدم المنجلي: قصة طفرة من مكتبة التطور الممتازة.

استفسار لمدة 30 دقيقة: طفرات استبدال القاعدة

سؤال: ما الذي تشترك فيه HBB و PAH و PKD1 و NF1 و CFTR و Opn1Mw و HEXA؟

الجواب: كلها اضطرابات تسببها طفرات بدائل القاعدة.

  1. قم بتعيين المجموعات عن طريق توزيع البطاقات التي تحتوي على الرموز أعلاه (لقد درسنا بالفعل HBB ، لذلك لم يتم تضمينها & # 8217t) ونطلب منهم العثور على بعضهم البعض.
  2. أعطهم التعليمات & # 8211 لإنتاج ملصق بسيط ونظرة عامة مدتها دقيقة واحدة عن اضطرابهم ، باستخدام الإرشادات الموضحة في الصورة أدناه.
  3. يذهب. الكثير من النقاش ، الكثير من الأسئلة. إذا واجه الطلاب مشكلة ، فعليهم البحث عنها وتقييم مصادرهم والاستمرار في ذلك.
  4. سيحتاج الطلاب إلى استخدام قاعدة بيانات الجينات NCBI للبدء: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene

تحقق من أنها & # 8217re على المسار الصحيح: HBB (الخلية المنجلية) ، PAH (PKU) ، PKD1 (مرض الكلى المتعدد الكيسات) ، NF1 (الورم الليفي العصبي) ، CFTR (التليف الكيسي) ، Opn1Mw (عمى الألوان الحساس للموجة المتوسطة) ، HEXA (مرض تاي ساكس).


أليل سائد وأليل متنحي

نحن نعلم الآن أنه من الأفضل اعتبار الأليل حرفًا واحدًا ، ومن السهل معرفة الحرف السائد والحرف المتنحي.

يهيمن الحرف B (المهيمن) على الحالة الصغيرة b ، لذا فإن الحرف الصغير b يتقاعد إلى فترة راحة صغيرة (متنحية).

يمكن إظهار الأليلات السائدة والمتنحية في مربع سلالة.

في هذا المثال ، الأم لديها عيون بنية ولكنها تحمل أليل عين بني وأليل عين زرقاء. يمتلك الأب أيضًا عيونًا بنية اللون ولكنه يحمل مرة أخرى أليل عين بني وأليل عين أزرق.

إذا كان لديك أليلين مختلفين ، فسيكون أحدهما أقوى / أكثر سيطرة من الآخر. الأليل الأقوى سيبطل الأليل المتنحي. عندما يتعلق الأمر بالأنماط الجينية للعين ، فإن الأليل البني السائد سيبطل الأليل الأزرق المتنحي:

BB = عيون بنية (كلا الأليلين متماثلان لذلك لا يوجد تغيير هنا)

ب = عيون بنية (ب يهيمن على ب لإعطاء عيون بنية)

ب = عيون بنية (ب يهيمن على ب لإعطاء عيون بنية)

ب = العيون الزرقاء (كلا الأليلين متماثلان لذا لا يوجد تغيير هنا)

مثال آخر

التليف الكيسي هو اضطراب وراثي شائع يصيب أغشية الخلايا. يحدث بسبب وراثة اثنين من الأليلات المتنحية (صص). يقال إن الأشخاص الذين لديهم النمط الجيني متغاير الزيجوت (Ff) هم حاملون ، دون أي آثار سيئة. يتأثر فقط الأشخاص الذين لديهم متماثل الزيجوت (صص). يجب أن يرث الأليل المتنحي من كلا الوالدين.


مناقشة

استعادة وظيفة الجين الكابت للورم في الخلايا السرطانية في الجسم الحي أثبتت أنها وسيلة قوية لتحديد البرامج الخاصة بسياق قمع الورم. ومع ذلك ، فإن الممارسة الواسعة النطاق لاستعادة وظيفة الجينات في الأورام المستقرة داخل بيئتها الطبيعية كانت محدودة للغاية من خلال الأساليب السابقة التي لا تتوافق مع جينات محددة ذات أهمية أو من خلال الاستراتيجيات التي تتطلب خطوات متعددة صعبة تقنيًا لتنفيذ 1،2،3،4 ، 5 ، 31.

لقد استخدمنا نحن وآخرون الأليلات المعدلة وراثيًا حيث يتم إدخال شريط إيقاف النسخ / الترجمة المحاط بـ loxP (loxP-STOP-loxP LSL) في الإنترون الأول للجين ذي الأهمية 1،2. أليل LSL هو أليل فارغ حتى تحذف إعادة التركيب بوساطة Cre كاسيت STOP ، مما يسمح بالتعبير الطبيعي للجينات المستهدفة. على سبيل المثال ، ملف ص 53 LSL الأليل هو أليل خالي وظيفيًا من p53 و ص 53 LSL / LSL تصاب الفئران بأورام ليمفاوية وساركوما عفوية بنفس التردد والمعدل مثل الفئران p53 KO 1. في البداية، ص 53 LSL / LSL تم استخدام الفئران لدراسة عواقب استعادة البروتين p53 في الأورام اللمفاوية للخلايا التائية وساركوما الأنسجة الرخوة التي تنشأ بشكل طبيعي في الفئران التي تعاني من نقص البروتين p53 1. تعتمد معظم نماذج سرطان الفئران المعدلة وراثيًا على Cre لتنشيط أو تعطيل الجينات ذات الأهمية ، ولكن نظرًا لأن مناهج LSL تتطلب Cre لاستعادة الجينات فهي غير متوافقة مع هذه النماذج الحالية. بسبب هذا القيد الرئيسي ، استخدمنا نموذج سرطان الرئة (كراس LA2 / + ) أين كراس G12D يتم تنشيطه تلقائيًا بسبب حدث إعادة التركيب العشوائي 32. تصاب هذه الفئران بسرطان غدي في الرئة مع اختراق بنسبة 100 ٪ في سن مبكرة. هذا أتاح لنا الفرصة لتوليد كراس LA2 / + ص 53 LSL / LSL الفئران واستعادة البروتين p53 في هذه المرحلة المبكرة إلى المتوسطة من سرطانات الرئة 2. كان إجراء هذا الاستعادة في مجموعات كبيرة من الفئران محبطًا ، بسبب الوفيات المرتبطة بالتطور المتكرر والسريع للساركوما والأورام اللمفاوية في الفئران التي تعاني من نقص p53. لم يكن من الممكن حدوث شيخوخة واسعة النطاق للفئران ولم نتمكن من تقييم آثار استعادة البروتين p53 على أكثر المراحل المتقدمة ذات الصلة سريريًا من أورام الرئة الأولية والانبثاث.

أهم قيود نظام LSL هو أن أليلات LSL تسبب نقصًا في السلالة الجرثومية. وبالتالي ، لا يمكن استخدام أليلات LSL لدراسة الجينات المطلوبة للتطور الجنيني. لسوء الحظ ، فإن الغالبية العظمى من الجينات الكابتة للورم قاتلة للجنين (على سبيل المثال ، Rb1, Pten, APC, Nf1, Nf2, Ptc, Vhl, Smad4, Atr, سماركا 4, Arid1a, Snf5, Nkx2-1, Nkx3-1, Tsc1, Tsc2 وهكذا) ، وبالتالي ترك عدد قليل جدًا من الجينات الكابتة للورم لاستخدام هذا النظام (على سبيل المثال ، ص 53, كدكن2 ا و ماكينة الصراف الآلي). هذه الحقيقة ، إلى جانب عدم توافقها مع الأنظمة الأخرى القائمة على Cre ، حدت بشدة من فائدة هذا النهج.

قد يسمح اندماج جزء ER بالبروتينات ، في بعض الحالات ، بالنشاط المعتمد على عقار تاموكسيفين للبروتين المنصهر. في الحالات المحدودة التي أثبت فيها ذلك فعاليته ، فقد كان أسلوبًا قويًا. أ ص 53 ارتام تم استخدام أليل الضربة القاضية لنمذجة استعادة البروتين p53 في الأورام اللمفاوية التي يسببها Myc وفي كراس G12D - الأورام الغدية الناتجة عن الرئة 3،4. على الرغم من أنه على عكس نهج LSL ، فإن أليلات الاندماج ER متوافقة مع نماذج السرطان القائمة على Cre ، إلا أن اندماج ER لا يزال مقصورًا على الجينات غير الأساسية ، حيث لا يزال من المتوقع أن تعيد الفئران ذات الضربة المتماثلة اللواقح إعادة تلخيص الفتاكة الجنينية للصفر. الفئران. بالإضافة إلى ذلك ، لن تتحمل جميع البروتينات عمليات اندماج الكربوكسي و / أو الاندماج الأميني مع ER ويمكن أن يكون هناك قلق من حدوث تغييرات غير معروفة في وظيفة بروتين الاندماج ER. أخيرًا ، يقتصر هذا النهج على البروتينات التي تؤدي وظائفها في النواة ، حيث تعتمد آلية الحث على الانتقال النووي الناتج عن عقار تاموكسيفين لبروتين الاندماج.

الحمض النووي الريبي الصغير القابل للتنظيم (shRNA) هو طريقة مختلفة تمامًا تتغلب على العديد من القيود المرتبطة بالنهج القائمة على الانصهار LSL و ER. ومع ذلك ، فإن التقنيات المستخدمة تمثل تحديًا ، وحتى الآن ، تم استخدام توليد الفئران المعدلة وراثيًا لتداخل الحمض النووي الريبي القابل للتنظيم في عدد قليل من المختبرات. تم استخدام هذا النهج لتنظيم التعبير عن ثلاثة جينات مثبطة للورم (APC, Pten و ص 53) في نماذج السرطان ذات الصلة 5،6،31،33،34. لتفعيل ضربة قاضية قوية للجين المستهدف وإعادة إنشاء أنماط ظاهرية مكافئة للأليلات الصفرية ، يلزم وجود تقنيات متخصصة متعددة وسلالات الفئران وخطوط الخلايا الجذعية الجنينية 35. يتطلب نجاح shRNA القابل للتنظيم في إعادة تلخيص الأنماط الظاهرية المرتبطة بفقدان الجين القدرة على توليد shRNA قوي بما فيه الكفاية. لذلك ، يلزم فحص العشرات من shRNAs والبروتوكولات المتخصصة للتأكد مما إذا كان من المحتمل أن تكون shRNA فعالة كنسخة واحدة متكاملة من التحوير الجيني أمرًا ضروريًا. على الرغم من ذلك ، فقد تم تحديد shRNAs القوية التي تقارب الأليلات الخالية في بعض الأنظمة التجريبية 5 ، 31 ، 37 ، 38.

التأثيرات غير المستهدفة المرتبطة بتعبير shRNA هي أيضًا مشكلة محتملة 39. يمكن للتعبير العالي عن shRNA غير المتجانسة أن يحجب القراءات البيولوجية عن طريق التخلص من التعبير عن أهداف RNA غير المقصودة أو عن طريق التغلب على آلية معالجة تداخل RNA إلى الحد الذي لا يتم فيه إنتاج RNAs الدقيقة المعبر عنها بشكل طبيعي 40،41،42. قد يكون لكل من هذه المشكلات الفنية عواقب وخيمة على بيولوجيا الخلايا المعنية والتي سيكون لها تأثير على تفسير البيانات.

حاليًا ، تعتمد استراتيجيات shRNA القابلة للتنظيم على الأنظمة القائمة على tet والتي تحد من وظائفها داخل الأنظمة الأخرى التي تستخدم أيضًا الجينات المحورة التي تنظمها tet. على سبيل المثال ، تعتمد نماذج السرطان المتعددة على الجينات المسرطنة المحفزة للرباعي لتحفيز تكوين الورم وتعتمد هذه النماذج على التعبير المستمر عن المحرك السرطاني للحفاظ على السرطان 43،44،45،46. على الرغم من أنه يمكن إضافة shRNA المنظم بسهولة إلى هذا النهج للتأكد من التأثير الإضافي لضرب الجين المستهدف ، فإن القدرة على تحديد تأثير استعادة الجين المستهدف بشكل نظيف غير ممكنة بسبب الفقد المتزامن لتعبير الجين الورمي عند إزالة الدوكسيسيكلين.

توفر بساطة ووظائف نظام أليل XTR العديد من المزايا المهمة مقارنة بالاستراتيجيات الحالية ، لاستجواب وظيفة الجينات في الماوس. على غرار الأساليب التقليدية لإنشاء أليلات شرطية في الماوس ، يعتمد تكامل XTR على استهداف الجينات في الخلايا الجذعية الجنينية. يستخدم إنشاء أليلات XTR نفس الأساليب التي تعتبر بروتوكولات قياسية في منشآت الخلايا الجذعية الجنينية / الفئران المعدلة وراثيًا الأكاديمية والتجارية ، وبالتالي لا يتطلب أي عقبات تقنية متخصصة. كما هو موضح في الشكل التكميلي 3 ، يتطلب توليد أليلات XTR أ neoXTR أليل وسيط يستلزم اختيارًا ثانويًا لاستنساخ الخلايا الجذعية الجنينية أو الجراء الذين فقدوا FRT-Neo-FRT. بالنسبة إلى p53 و Rb ، تم تحقيق ذلك إما عن طريق التثقيب الكهربائي مع البلازميدات التي تعبر عن Flp أو عن طريق العبور مع الفئران التي تعبر عن Flp للخط الجرثومي 47. سيكون الاستخدام الإضافي لنظام XTR في مواقع أخرى ضروريًا لتحديد ما إذا كانت التأثيرات المعتمدة على الموقع موجودة والتي يمكن أن تحد من هذه الإستراتيجية. يمكن للمقاربات المستندة إلى CRISPR لتوليد الأليلات الشرطية عن طريق الحقن المباشر للحيوانات الملقحة مع ناقلات XTR المعدلة التي تفتقر إلى كاسيت FRT-Neo-FRT أن تتجنب الحاجة إلى هذه الخطوة 48،49.

تجمع XTR بين ثلاث أدوات منفصلة في عنصر وراثي واحد منفصل لتعطيل الجين المعني بشكل مشروط ، والإبلاغ بدقة عن التعبير الجيني للمضيف بمجرد تعطيله وتسهيل استعادة الجينات الدقيقة بطريقة محفزة. يوفر الجمع بين هذه الأدوات معًا في إستراتيجية واحدة وظائف لا مثيل لها لأليل واحد مصمم وراثيًا. مع زيادة الوظيفة لتحديد تعطيل الجين والإبلاغ عن مستويات التعبير الجيني الدقيقة للجين المستهدف ، بالإضافة إلى القدرة على إنقاذ وظيفة الجين ، يتم وضع XTR لتوسيع القدرات الحالية بشكل كبير لاستجواب وظيفة الجين داخل في الجسم الحي الأنظمة. حتى الآن ، تجربتنا في استهداف XTR لـ ص 53 و ر يقترح loci بساطة "التوصيل والتشغيل" التي تلغي الحاجة إلى التطوير والاختبار والتحسين المرتبط باستراتيجيات اندماج ER واستراتيجيات shRNA القابلة للتنظيم. ومع ذلك ، فإن استهداف مواقع إضافية سيكون مطلوبًا لتأكيد الطبيعة القابلة للتعميم لنهج XTR فيما يتعلق بالحفاظ على التنظيم المناسب للجينات المضيفة وقوة تثبيط الجينات. على الرغم من أن نظام XTR لن يكون متوافقًا مع الأمثلة القليلة للأليلات المعتمدة على Flp الموجودة 50،51 ، إلا أن تكامله السلس في العديد من أنظمة النماذج القائمة على Cre المتاحة يجب أن يسهل فائدته على نطاق واسع. على غرار معظم الأساليب الشرطية لتعطيل وظيفة الجينات في الماوس ، تتطلب أليلات XTR طرقًا متخصصة أو سلالات الماوس لتوصيل recombinase Cre لأنواع معينة من الخلايا ذات الأهمية. تشير بياناتنا إلى أن الجينات المحورة الخاصة بالمروج أو الأساليب القائمة على الفيروس لتوصيل Cre إلى الأنسجة ذات الأهمية هي استراتيجية قوية لتعطيل الجينات ذات الأهمية في الماوس باستخدام XTR. أخيرًا ، تتطلب استعادة وظيفة الجينات باستخدام أليلات XTR استراتيجيات لتنظيم نشاط Flp. كما هو موضح ، استخدمنا مادة تحفز عقار تاموكسيفين روزا 26 FlpO-ER الأليل الذي يتم التعبير عنه على نطاق واسع وبالتالي فهو مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تستخدم نظام XTR 30. ومع ذلك ، قد تزيد الاستراتيجيات الإضافية لتنظيم FlpO من فائدة نظام XTR في السيناريوهات المتخصصة.

لقد استهدفنا هنا كاسيت XTR لاثنين من الجينات المهمة لقمع الورم لمعالجة الأسئلة المتعلقة بالسرطان. ومع ذلك ، فإننا نتصور XTR كنهج قوي للتحقيق في وظيفة الجينات في بيئات بيولوجية متنوعة لاكتساب نظرة ثاقبة مهمة حول الآليات على مستوى الأنسجة أو الخلوية أو الجزيئية. بالإضافة إلى ذلك ، تمتلك أليلات XTR القدرة على نمذجة التدخلات العلاجية في ظروف المرض ، حيث يمكن أن يؤدي تعطيل هدف دوائي مفترض مؤقتًا من خلال الوسائل الجينية المتأصلة في XTR إلى التنبؤ بالفعالية أو تحديد المضاعفات غير المتوقعة للعلاجات المستقبلية. على نطاق أوسع ، توفر القدرة على استعادة وظيفة الجينات باستخدام نظام XTR فرصة كبيرة في الأساليب الجينية المشروطة لتسهيل التطبيق الواسع النطاق لـ في الجسم الحي نهج استعادة الجينات.


TMEM173 الطفرات في SAVI (اعتلال الأوعية الدموية المرتبط باللدغة مع بداية الطفولة)

تنشيط الطفرات في TMEM173 يؤدي الجين إلى مرض نادر مُصنف حديثًا يسمى مرض الالتهاب الذاتي SAVI [38] (الجدول 1). وهو مرض جسمي سائد يتميز بالتهاب جهازي ، وأمراض الرئة الخلالية ، والتهاب الأوعية الدموية الجلدي ، والعدوى البكتيرية المتكررة [38 ، 39]. كلاهما موروث ، ودي نوفو TMEM173 تم العثور على طفرات في مرضى SAVI (الجدول 1). SAVI مع دي نوفو TMEM173 تميل الطفرات إلى أن يكون لها بداية مبكرة (& lt8 أسابيع) ونمط ظاهري حاد [38 ، 40] ، في حين أن الأسرة TMEM173 كان للطفرات ظهور متأخر (مراهق أو بالغ) ومظاهر سريرية أكثر اعتدالًا [39 ، 41]. على سبيل المثال ، كان لدى مرضى SAVI الذين يعانون من طفرة V155M الموروثة تغلغل مرض أقل حدة من المرضى الذين يعانون من طفرة de novo V155M [38 ، 39 ، 42]. إرميا وآخرون. [39] ، وجد لأول مرة أن طفرة V155M ، في حالة مستقرة ، مترجمة بشكل رئيسي في جولجي وفي الحويصلات المحيطة بالنواة من الخلايا الليفية للمريض ، وهي السمة المميزة لتنشيط STING.

SAVI باعتباره اعتلال إنترفيرون فريد من نوعه مع مظاهر الرئة

يعتبر SAVI بمثابة اعتلال إنترفيرون من النوع الأول الذي يشمل مرض جلدي غير نمطي مزمن مع الحثل الشحمي وارتفاع درجة الحرارة ، ومتلازمة إيكاردي جوتيريس ، والذئبة الشبيهة العائلية TREX1-SAMHD1 [40 ، 43 ، 44]. على سبيل المثال ، تسببت طفرات SAVI العائلية في الإصابة بمرض الذئبة القلبية العائلية [39 ، 41]. ومع ذلك ، يعتبر SAVI فريدًا لأنه النوع الوحيد المعروف من اعتلال Interferonopathy المصحوب بأمراض رئوية [40 ، 43 ، 44]. في الواقع ، جميع الوفيات الثلاثة المبلغ عنها من مرضى SAVI كانت بسبب المضاعفات الرئوية [38 ، 40]. أظهرنا أن تنشيط STING في رئة الفأر عن طريق الإعطاء الأنفي لـ CDNs ، تسبب في إنتاج الرئة لـ IFNγ و IFNλ ولكن ليس IFNβ [45]. ومن المثير للاهتمام ، أن خلايا IFNγ + CD4 + T ومصل IFNγ زادت بشكل ملحوظ في مريض SAVI حديثًا [46]. والجدير بالذكر أن مصل IL-18 ، وهو محفز IFNγ معروف ، قد تم رفعه أيضًا في العديد من مرضى SAVI [47]. ما إذا كان إنتاج IFNγ المتزايد يساهم في ظهور أعراض الرئة لدى مرضى SAVI أمر يستحق مزيدًا من التحقيق.

علاج SAVI بمثبطات JAK

العلاجات الحالية المضادة للالتهابات الكورتيكوستيرويد ، DMARDs ، مضادات TNF ، المنشطات ، مضادات CD20 ، IVIG ، كانت غير فعالة في مرضى SAVI [42 ، 47]. توفي مرضى SAVI من مضاعفات الرئة ، وكان تلف الرئة لا رجعة فيه [40 ، 47]. في الواقع ، توفي أحد مرضى SAVI بعد زرع رئتين بسبب مضاعفات حادة [40]. وبالتالي ، يجب أن يؤدي أي علاج SAVI إلى تحسين وظائف الرئة ومنع تلف الرئة الذي لا يمكن إصلاحه.

بشكل مشجع ، في دراسة لمدة عامين مع ثلاثة أطفال من SAVI ، أدى ruxolitinib إلى تحسين وظيفة الرئة بشكل كبير ، وحل الآفات الجلدية وأدى إلى تحسين الرفاهية العامة للمرضى [42 ، 48]. في دراسة منفصلة ، بعد علاج tofacitinib لمدة 3 أشهر ، Seo et al. [46] ، شهد تحسّنًا في الآفة الجلدية لدى مراهق SAVI لكن العيب الرئوي بقي. يقوم Eli Lilly حاليًا بإجراء تجربة سريرية (رقم ClinicalTrials.gov ، NCT01724580) لفحص فعالية baricitinib في مرضى SAVI.

Ruxolitinib و baricitinib هما مثبطات JAK1 و JAK2 بينما tofacitinib هو JAK3 وبدرجة أقل مثبط JAK2. إشارات IFNα / عبر JAK1 / Tyk2 بينما ينشط IFNγ JAK1 / JAK2. وبالتالي ، فإن ruxolitinib و baricitinib أكثر ملاءمة لعلاج SAVI من tofacitinib. والجدير بالذكر أن الباريستينيب ، بجرعة عالية ، يثبط أيضًا Tyk2 ، الذي يتوسط إشارات IL-10 و IL-12/23 و IL-6 و IL-4/13. قد تكون الجرعات المناسبة مهمة عند علاج مرضى SAVI المصابين بالباريسيتينيب.

فقدان وظيفة الإنسان TMEM173 الأليل كمثبط طبيعي لـ SAVI

يحدث SAVI بسبب اكتساب الإنسان لوظائفه TMEM173 الطفرات [38] (الجدول 1). السؤال المثير للاهتمام هو ما إذا كان فقدان الوظيفة TMEM173 يمكن أن تعمل الأليلات كمثبطات وراثية طبيعية [49]. سيربوني وآخرون. [49] وجد أنه في المختبر ، إدخال حق في طفرة V155M SAVI (HAQ-V155M) ، تم نقل STING مرة أخرى إلى ER ، واستعادة تكاثر الخلايا التائية ، وتنشيط NF-B المصحح. في الآونة الأخيرة ، تم تحديد مريض de novo SAVI في a حق الأسرة [46]. في هذه الحالة ، يتم تنشيط TMEM173 طفرة تعمل عبر حق أليل [46]. أظهر المريض أعراض SAVI ولكن مع ظهور متأخر (3 سنوات) [46]. وهكذا ، فإن وجود حق يمكن أن يكون الأليل مفيدًا لمرضى SAVI.


محتويات

تم تقديم مفهوم الهيمنة بواسطة جريجور يوهان مندل. على الرغم من أن مندل ، "أبو علم الوراثة" ، استخدم المصطلح لأول مرة في ستينيات القرن التاسع عشر ، إلا أنه لم يكن معروفًا على نطاق واسع حتى أوائل القرن العشرين. لاحظ مندل أنه بالنسبة لمجموعة متنوعة من سمات البازلاء التي لها علاقة بظهور البذور ، وقرون البذور ، والنباتات ، كان هناك نمطين مختلفين ، مثل البذور المستديرة مقابل البذور المجعدة ، والبذور الصفراء مقابل البذور الخضراء ، والحمراء مقابل الزهور البيضاء أو طويل القامة مقابل نباتات قصيرة. عندما يتم تربيتها بشكل منفصل ، تنتج النباتات دائمًا نفس الصفات الظاهرية ، جيلًا بعد جيل. ومع ذلك ، عندما تم تهجين سلالات ذات أنماط ظاهرية مختلفة (تهجين) ، ظهر واحد فقط من الصفات الأبوية في النسل (أخضر ، أو دائري ، أو أحمر ، أو طويل). ومع ذلك ، عندما تم تهجين هذه النباتات الهجينة ، أظهرت النبتات النسل طرزين ظاهريين أصليين ، بنسبة مميزة 3: 1 ، والنمط الظاهري الأكثر شيوعًا هو نباتات الأبوين الهجينة. استنتج مندل أن كل والد في التهجين الأول كان متماثل الزيجوت لأليلات مختلفة (أحد الوالدين AA والآخر أأ) ، وأن كل منهما ساهم بأليل واحد في النسل ، ونتيجة لذلك كانت كل هذه الهجينة متغايرة الزيجوت (Aa) ، و أن أحد الأليلين الموجودين في الهجين الهجين يهيمن على التعبير عن الآخر: أ مقنع أ. سيؤدي التهجين الأخير بين اثنين من الزيجوت المتغايرة (Aa X Aa) إلى إنتاج ذرية AA و Aa و aa في نسبة التركيب الوراثي 1: 2: 1 مع أول فئتين تظهران النمط الظاهري (A) ، والأخيرة تظهر النمط الظاهري (أ) ، وبالتالي إنتاج نسبة النمط الظاهري 3: 1.

لم يستخدم مندل مصطلحات الجين ، والأليل ، والنمط الظاهري ، والنمط الجيني ، والزيجوت المتماثل ، والزيجوت المتغاير ، وكلها تم تقديمها لاحقًا. لقد قدم تدوين الأحرف الكبيرة والصغيرة للأليلات السائدة والمتنحية ، على التوالي ، التي لا تزال مستخدمة حتى اليوم.

في عام 1928 ، اقترح عالم الوراثة السكانية البريطاني رونالد فيشر أن الهيمنة تعمل على أساس الانتقاء الطبيعي من خلال مساهمة الجينات المعدلة. في عام 1929 ، استجاب عالم الوراثة الأمريكي سيوال رايت بالقول إن الهيمنة هي ببساطة نتيجة فسيولوجية لمسارات التمثيل الغذائي والضرورة النسبية للجين المعني. أصبح تفسير رايت حقيقة ثابتة في علم الوراثة ، وانتهى النقاش إلى حد كبير. ومع ذلك ، قد تتأثر هيمنتها ببعض السمات بآليات التطور. [4] [5] [6]

تحرير الكروموسومات والجينات والأليلات

تحتوي معظم الحيوانات وبعض النباتات على كروموسومات مقترنة ، وتوصف بأنها ثنائية الصبغيات. لديهم نسختان من كل كروموسوم ، أحدهما يساهم به بويضة الأم ، والآخر من خلال الحيوانات المنوية للأب ، والمعروفة باسم الأمشاج ، والتي توصف بأنها أحادية العدد ، ويتم تكوينها من خلال الانقسام الاختزالي. ثم تندمج هذه الأمشاج أثناء الإخصاب أثناء التكاثر الجنسي ، في خلية زيجوت أحادية الخلية الجديدة ، والتي تنقسم عدة مرات ، مما ينتج عنه كائن حي جديد له نفس عدد أزواج الكروموسومات في كل خلية (غير مشيمية) مثل الوالدين.

كل كروموسوم من زوج مطابق (متماثل) يشبه بنيوياً الآخر ، وله تسلسل DNA مشابه جدًا (موضع ، موضع مفرد). يعمل الحمض النووي في كل كروموسوم كسلسلة من الجينات المنفصلة التي تؤثر على السمات المختلفة. وبالتالي ، فإن كل جين له أيضًا متماثل مطابق ، والذي قد يكون موجودًا في إصدارات مختلفة تسمى الأليلات. قد تكون الأليلات الموجودة في نفس المكان على الكروموسومين المتماثلين متطابقة أو مختلفة.

يتم تحديد فصيلة دم الإنسان عن طريق الجين الذي ينتج فصيلة الدم A أو B أو AB أو O ويقع في الذراع الطويلة للكروموسوم التاسع. هناك ثلاثة أليلات مختلفة يمكن أن تكون موجودة في هذا المكان ، ولكن يمكن أن يوجد اثنان فقط في أي فرد ، واحد موروث من والدته والآخر من والدهم. [7]

إذا كان أليلين من جين معين متطابقين ، فإن الكائن الحي يسمى متماثل الزيجوت ويقال إنه متماثل الزيجوت فيما يتعلق بهذا الجين إذا كان الأليلين مختلفين بدلاً من ذلك ، فإن الكائن الحي هو متغاير الزيجوت ومتغاير الزيجوت. يسمى التركيب الجيني للكائن الحي ، سواء في مكان واحد أو على جميع جيناته مجتمعة ، بالنمط الجيني الخاص به. يؤثر النمط الجيني للكائن ، بشكل مباشر وغير مباشر ، على سماته الجزيئية والفيزيائية وغيرها ، والتي تسمى بشكل فردي أو جماعي النمط الظاهري. في مواضع الجين غير المتجانسة ، يتفاعل الأليلين لإنتاج النمط الظاهري.

تحرير الهيمنة الكاملة

في حالة الهيمنة الكاملة ، يخفي تأثير أليل واحد في التركيب الوراثي متغاير الزيجوت تأثير الآخر تمامًا. يقال أن الأليل الذي يخفي الآخر مهيمن إلى الأخير ، ويقال أن الأليل المقنع الصفة الوراثية النادرة إلى السابق. [8] وبالتالي ، فإن الهيمنة الكاملة تعني أن النمط الظاهري للزيجوت المتغاير لا يمكن تمييزه عن نمط الزيجوت المتماثل السائد.

المثال الكلاسيكي للهيمنة هو وراثة شكل البذور (شكل حبة البازلاء) في البازلاء. قد تكون البازلاء مستديرة (مرتبطة بالأليل ص) أو متجعد (مرتبط بأليل ص). في هذه الحالة ، هناك ثلاث مجموعات من الأليلات (الأنماط الجينية) ممكنة: RR و ص ص متماثلة اللواقح و ص متغاير الزيجوت. ال RR الأفراد لديهم جولة البازلاء و ص ص تجعد الأفراد البازلاء. في ص الأفراد ص الأليل يخفي وجود ص الأليل ، لذلك يمتلك هؤلاء الأفراد أيضًا بازلاء مستديرة. وهكذا ، أليل ص مهيمن تمامًا على الأليل ص، والأليل ص هو متنحي للأليل ص.

تحرير الهيمنة غير المكتملة

هيمنة غير كاملة (تسمى أيضًا هيمنة جزئية, شبه هيمنة أو الميراث الوسيط) يحدث عندما يكون النمط الظاهري للنمط الجيني متغاير الزيجوت مختلفًا عن الأنماط الظاهرية للأنماط الجينية متماثلة اللواقح وغالبًا ما تكون وسيطة. على سبيل المثال ، يكون لون زهرة أنف العجل متماثل الزيجوت إما باللون الأحمر أو الأبيض. عندما تقترن الزهرة الحمراء المتماثلة اللواقح بالزهرة البيضاء المتماثلة اللواقح ، ينتج عن ذلك زهرة آنف العجل الوردية. أنف العجل الوردي هو نتيجة هيمنة غير مكتملة. تم العثور على نوع مشابه من الهيمنة غير المكتملة في نبات الساعة الرابعة حيث يتم إنتاج اللون الوردي عندما يتم عبور الوالدين الحقيقيين للزهور البيضاء والحمراء. في علم الوراثة الكمي ، حيث يتم قياس الأنماط الظاهرية ومعالجتها عدديًا ، إذا كان النمط الظاهري للزيجوت المتغاير هو بالضبط بين (عدديًا) النمط الظاهري للزيجوت المتماثل ، يُقال أن النمط الظاهري يظهر لا هيمنة على الإطلاق ، أي أن الهيمنة توجد فقط عندما يكون مقياس النمط الظاهري للزيجوت المتغاير أقرب إلى متماثل الزيجوت من الآخر.

عندما تكون نباتات F1 جيل التلقيح الذاتي ، والنسبة المظهرية والجينية من F2 سيكون الجيل 1: 2: 1 (أحمر: وردي: أبيض). [9]

تحرير الهيمنة المشتركة

الهيمنة المشتركة يحدث عندما تكون مساهمات كلا الأليلين مرئية في النمط الظاهري.

على سبيل المثال ، في نظام فصيلة الدم ABO ، يتم التحكم في التعديلات الكيميائية لبروتين سكري (مستضد H) على أسطح خلايا الدم بواسطة ثلاثة أليلات ، اثنان منها مسيطران على بعضهما البعض (I ل , أنا ب ) والمهيمنة على المتنحية أنا في مكان ABO. ال I ل و أنا ب الأليلات تنتج تعديلات مختلفة. الإنزيم المشفر لـ I ل يضيف N-acetylgalactosamine إلى مستضد H المرتبط بالغشاء. ال أنا ب يضيف الإنزيم الجالاكتوز. ال أنا الأليل لا ينتج عنه أي تعديل. وهكذا I ل و أنا ب الأليلات هي المسيطرة على كل أنا (أنا أ أنا أ و أنا أ كلاهما لديه دم من النوع أ ، و أنا ب ، ب و أنا ب ط كلاهما لديه دم من النوع B) ، لكن أنا أ أ ب الأفراد لديهم كلا التعديلين على خلايا الدم وبالتالي يكون لديهم نوع الدم AB ، لذلك فإن I ل و أنا ب يقال أن الأليلات هي المسيطرة المشتركة.

مثال آخر يحدث في موضع مكون بيتا-غلوبين للهيموجلوبين ، حيث توجد ثلاثة أنماط ظاهرية جزيئية Hb A / Hb A , Hb A / Hb S ، و Hb S / Hb S كلها يمكن تمييزها عن طريق الرحلان الكهربي للبروتين. (تسمى الحالة الطبية التي ينتجها النمط الجيني متغاير الزيجوت سمة الخلية المنجلية وهي حالة أكثر اعتدالًا يمكن تمييزها عن فقر الدم المنجلي، وهكذا تظهر الأليلات سيادة غير تامة فيما يتعلق بفقر الدم ، انظر أعلاه). بالنسبة لمعظم مواضع الجينات على المستوى الجزيئي ، يتم التعبير عن كلا الأليلين بشكل مشترك ، لأن كلاهما يتم نسخهما إلى RNA.

الهيمنة المشتركة ، حيث تتعايش المنتجات الأليلية في النمط الظاهري ، تختلف عن السيادة غير الكاملة ، حيث ينتج التفاعل الكمي لمنتجات الأليل صفة وسيطة. على سبيل المثال ، في حالة الهيمنة المشتركة ، ستنتج زهرة متماثلة اللواقح حمراء وزهرة بيضاء متماثلة اللواقح ذرية بها بقع حمراء وبيضاء. عندما يتم تلقيح نباتات الجيل F1 ذاتيًا ، فإن النسبة المظهرية والجينية لجيل F2 ستكون 1: 2: 1 (أحمر: مرقط: أبيض). هذه النسب هي نفسها لتلك الخاصة بالسيطرة غير الكاملة. مرة أخرى ، هذا المصطلح الكلاسيكي غير مناسب - في الواقع لا ينبغي القول إن مثل هذه الحالات تظهر الهيمنة على الإطلاق.

معالجة المفاهيم الخاطئة الشائعة

في حين أنه من المناسب غالبًا التحدث عن ملف أليل متنحي أو أ السمة الغالبة، الهيمنة ليست متأصلة في أليل أو نمطه الظاهري. الهيمنة هي علاقة بين أليلين للجين وأنماط ظاهرية مرتبطة بهما. الأليل "السائد" هو المسيطر على أليل معين من نفس الجين الذي يمكن استنتاجه من السياق ، ولكنه قد يكون متنحيًا لأليل ثالث ، ومشترك إلى أليل رابع. وبالمثل ، فإن السمة "المتنحية" هي صفة مرتبطة بأليل متنحي معين ضمنيًا في السياق ، ولكن قد تحدث هذه السمة نفسها في سياق مختلف حيث ترجع إلى جين آخر وأليل سائد.

الهيمنة لا علاقة لها بطبيعة النمط الظاهري نفسه ، أي ما إذا كانت تعتبر "طبيعية" أو "غير طبيعية" ، "قياسية" أو "غير قياسية" ، "صحية" أو "مريضة" ، "أقوى" أو "أضعف ، "أو أكثر أو أقل تطرفًا. قد يفسر الأليل السائد أو المتنحي أيًا من أنواع السمات هذه.

الهيمنة لا تحدد ما إذا كان الأليل ضارًا أم محايدًا أم مفيدًا. ومع ذلك ، يجب أن يعمل الانتخاب على الجينات بشكل غير مباشر من خلال الأنماط الظاهرية ، وتؤثر الهيمنة على تعرض الأليلات في الأنماط الظاهرية ، وبالتالي معدل التغيير في ترددات الأليل قيد الاختيار. قد تستمر الأليلات المتنحية الضارة في مجموعة سكانية بترددات منخفضة ، مع وجود معظم النسخ في الزيجوت متغايرة الزيجوت ، دون أي تكلفة على هؤلاء الأفراد. هذه المتنحية النادرة هي الأساس للعديد من الاضطرابات الوراثية الوراثية.

الهيمنة أيضا لا علاقة لها بتوزيع الأليلات في السكان. يمكن أن تكون كل من الأليلات السائدة والمتنحية شائعة للغاية أو نادرة للغاية.

في علم الوراثة ، بدأت الرموز كعناصر نائبة جبرية. عندما يكون أحد الأليل مهيمنًا على آخر ، فإن أقدم العرف هو ترميز الأليل السائد بحرف كبير. يتم تعيين نفس الحرف للأليل المتنحي في حالة الأحرف الصغيرة. في مثال البازلاء ، بمجرد معرفة العلاقة المهيمنة بين الأليلين ، من الممكن تعيين الأليل السائد الذي ينتج شكلاً دائريًا برمز حرف كبير ص، والأليل المتنحي الذي ينتج شكلاً مجعدًا برمز صغير ص. يتم بعد ذلك كتابة الأنماط الجينية السائدة متجانسة الزيجوت ، متغايرة الزيجوت ، والمتنحية متماثلة اللواقح RR, ص، و ص ص، على التوالى. سيكون من الممكن أيضًا تعيين الأليلين كـ دبليو و ث، والأنماط الجينية الثلاثة WW, ر، و رطب، أول اثنين منهما أنتج البازلاء المستديرة والثالث البازلاء المجعدة. خيار "ص" أو "دبليو"كرمز للأليل السائد لا يحكم مسبقًا على ما إذا كان الأليل يسبب النمط الظاهري" المستدير "أو" المتجعد "عندما يكون متماثل اللواقح هو السائد.

قد يحتوي الجين على عدة أليلات. كل أليل يرمز له بالرمز الموضعي متبوعًا بخط مرتفع فريد. في العديد من الأنواع ، يُعرف الأليل الأكثر شيوعًا في العشائر البرية بأليل النوع البري. يتم ترميزه بحرف + كحرف مرتفع. الأليلات الأخرى هي المسيطرة أو المتنحية للأليل من النوع البري. بالنسبة إلى الأليلات المتنحية ، يكون رمز الموضع بأحرف صغيرة. بالنسبة إلى الأليلات التي لها أي درجة من الهيمنة على أليل النوع البري ، يكون الحرف الأول من رمز الموضع بالحروف الكبيرة. على سبيل المثال ، فيما يلي بعض الأليلات الموجودة في أ مكان فأر المختبر ، موس العضلات: أ ذ ، الأصفر السائد أ + ، نوع البرية و أ ب ، أسود وتان. ال أ ب الأليل متنحي للأليل من النوع البري ، و أ ذ الأليل هو السائد إلى أليل النوع البري. ال أ ذ الأليل هو أيضا السائد إلى أ ب أليل ، ولكن إظهار أن العلاقة تتجاوز حدود قواعد التسمية الجينية للفأر.

تطورت قواعد التسمية الجينية حيث أصبحت الوراثة أكثر تعقيدًا. قامت اللجان بتوحيد القواعد لبعض الأنواع ، ولكن ليس للجميع. قد تختلف القواعد الخاصة بنوع واحد إلى حد ما عن قواعد الأنواع المختلفة. [10] [11]

الأليلات المتعددة تحرير

على الرغم من أن أي فرد في كائن ثنائي الصبغيات لديه على الأكثر أليلين مختلفين في أي موضع واحد (باستثناء اختلال الصيغة الصبغية) ، فإن معظم الجينات توجد في عدد كبير من النسخ الأليلية في المجتمع ككل. إذا كان للأليلات تأثيرات مختلفة على النمط الظاهري ، فيمكن أحيانًا وصف علاقات الهيمنة الخاصة بهم على أنها سلسلة.

على سبيل المثال ، يتأثر لون المعطف في القطط المنزلية بسلسلة من الأليلات من TYR الجين (الذي يشفر إنزيم التيروزيناز). الأليلات ج, ج ب , ج ق ، و ج أ (الألوان الكاملة ، البورمية ، السيامية ، والألبينية ، على التوالي) تنتج مستويات مختلفة من الصبغة وبالتالي مستويات مختلفة من تخفيف اللون. ال ج الأليل (بالألوان الكاملة) هو المسيطر تمامًا على الثلاثة الأخيرة و ج أ الأليل (ألبينو) متنحي تمامًا للأول الثلاثة. [12] [13] [14]

جسمية عكس تحرير الهيمنة المرتبطة بالجنس

في البشر والأنواع الأخرى من الثدييات ، يتم تحديد الجنس عن طريق اثنين من الكروموسومات الجنسية تسمى كروموسوم X وكروموسوم Y. عادة ما تكون الإناث من البشر XX الذكور عادة س ص. تم العثور على الأزواج المتبقية من الكروموسوم في كلا الجنسين وتسمى السمات الوراثية الجينية بسبب المواقع على هذه الكروموسومات توصف بأنها وراثية ، وقد تكون سائدة أو متنحية. الصفات الوراثية على X و ص تسمى الكروموسومات مرتبطة بالجنس ، لأنها مرتبطة بالكروموسومات الجنسية ، وليس لأنها من سمات أحد الجنسين أو الآخر. في الممارسة العملية ، يشير المصطلح دائمًا إلى Xالصفات المرتبطة والعديد من هذه الصفات (مثل نقص رؤية اللون الأحمر والأخضر) لا تتأثر بالجنس. لدى الإناث نسختان من كل موضع جيني موجود على الكروموسوم X ، تمامًا كما هو الحال بالنسبة للجسيمات الذاتية ، وتنطبق نفس العلاقات المهيمنة. ومع ذلك ، فإن الذكور لديهم نسخة واحدة فقط من كل موضع جين لكروموسوم X ، ويوصفون على أنهم نصفي الزيجوت لهذه الجينات. كروموسوم Y أصغر بكثير من X، ويحتوي على مجموعة أصغر بكثير من الجينات ، بما في ذلك ، على سبيل المثال لا الحصر ، تلك التي تؤثر على "الذكورة" ، مثل جين SRY لعامل تحديد الخصية. يتم تحديد قواعد الهيمنة لمواضع الجينات المرتبطة بالجنس من خلال سلوكها في الأنثى: نظرًا لأن الذكر لديه أليل واحد فقط (باستثناء حالة أنواع معينة من اختلال الصيغة الصبغية لكروموسوم Y) ، يتم التعبير عن هذا الأليل دائمًا بغض النظر عما إذا كان سائدًا أم الصفة الوراثية النادرة. الطيور لها كروموسومات جنسية مختلفة: ذكور الطيور لها كروموسومات ZZ وأنثى الطيور ZW. ومع ذلك ، فإن وراثة السمات تذكر نظام XY وإلا فقد تحمل ذكور طائر الزيبرا جينًا أبيض اللون في أحد كروموسوم Z ، لكن الإناث يطورن لونًا أبيض دائمًا. الجنادب لديها نظام XO. الإناث لديهن XX ، ولكن لدى الذكور X فقط. ولا يوجد كروموسوم Y على الإطلاق.

تحرير الرعاف

رعاف ["برنامج epi + ركود = الجلوس على القمة "] هو تفاعل بين الأليلين عند اثنين مختلف مواقع الجينات التي تؤثر على سمة واحدة ، والتي قد تشبه أحيانًا تفاعلًا مهيمنًا بين اثنين مختلف الأليلات في نفس المكان. يعدل النزف نسبة 9: 3: 3: 1 المميزة المتوقعة لجينين غير معرفيين. بالنسبة إلى موقعين ، يتم التعرف على 14 فئة من التفاعلات المعرفية. كمثال على المتنحية، قد يحدد موضع الجين ما إذا كانت صبغة الزهرة صفراء (AA أو أأ) أو أخضر (أأ) ، بينما يحدد موضع آخر ما إذا كان يتم إنتاج الصباغ (BB أو ب) أم لا (ب). في ب النبات ، الزهور ستكون بيضاء ، بغض النظر عن النمط الجيني للموضع الآخر AA, أأ، أو أأ. ال ب الجمع هو ليس المهيمنة على أ أليل: بدلاً من ذلك ، فإن ب عروض الجينات المتنحية الى أ الجين ، لأن ب موضع عندما متماثل الزيجوت ل الصفة الوراثية النادرة أليل (ب) يمنع التعبير المظهري لـ أ المكان. في تقاطع بين اثنين AaBb النباتات ، ينتج عن ذلك خاصية مميزة 9:3:4 النسبة ، في هذه الحالة من الأصفر: الأخضر: الزهور البيضاء.

في النخامة السائدة، قد يحدد موضع جين واحد صبغة صفراء أو خضراء كما في المثال السابق: AA و أأ هي صفراء و أأ خضراء. يحدد موضع ثانٍ ما إذا كان يتم إنتاج سلائف الصباغ (ي) أم لا (DD أو د). هنا ، في DD أو د النبات ، الزهور ستكون عديمة اللون بغض النظر عن التركيب الوراثي في أ locus ، بسبب التأثير المعرفي للمسيطر د أليل. وهكذا ، في تقاطع بين اثنين AaDd النباتات ، سيكون 3/4 من النباتات عديم اللون ، ويتم التعبير عن الأنماط الظاهرية الصفراء والخضراء فقط في ي النباتات. ينتج عن هذا خاصية مميزة 12:3:1 نسبة الأبيض: الأصفر: الأخضر.

النخاع التكميلي يحدث عندما يؤثر موقعان على نفس النمط الظاهري. على سبيل المثال ، إذا تم إنتاج لون الصباغ بواسطة نسخة أو نسخة لكن لا نسخة، وبواسطة DD أو د لكن لا ي، ثم لا ينتج الصباغ في أي تركيبة وراثية مع أي منهما نسخة أو ي. هذا هو، على حد سواء يجب أن يكون للمواضع أليل سائد واحد على الأقل لإنتاج النمط الظاهري. ينتج عن هذا خاصية مميزة 9:7 نسبة النباتات المصطبغة إلى غير المصطبغة. النخاع التكميلي على النقيض من ذلك ، ينتج نبات غير مصطبغ إذا وفقط إذا كان النمط الجيني كذلك نسخة و ي، والنسبة المميزة هي 15:1 بين النباتات المصطبغة وغير المصطبغة. [15]

اعتبر علم الوراثة الكلاسيكي التفاعلات المعرفية بين جينين في وقت واحد. يتضح الآن من علم الوراثة الجزيئي أن جميع مواقع الجينات متورطة في تفاعلات معقدة مع العديد من الجينات الأخرى (على سبيل المثال ، قد تتضمن المسارات الأيضية عشرات الجينات) ، وأن هذا يخلق تفاعلات معرفية أكثر تعقيدًا بكثير من النماذج التقليدية ثنائية الموضع .

تعديل مبدأ هاردي واينبرغ (تقدير تردد الموجة الحاملة)

يمكن تقدير تكرار الحالة غير المتجانسة (وهي الحالة الحاملة لسمة متنحية) باستخدام صيغة هاردي واينبرغ: p 2 + 2 pq + q 2 = 1 + 2pq + q ^ <2> = 1>

تنطبق هذه الصيغة على جين به أليلين بالضبط وتربط ترددات تلك الأليلات في عدد كبير من السكان بترددات طرزها الجينية الثلاثة في تلك المجموعة السكانية.

على سبيل المثال ، إذا ص هو تردد الأليل أ، و ف هو تردد الأليل أ ثم الشروط ص 2 , 2ص، و ف 2 هي ترددات الطرز الوراثية AA, أأ و أأ على التوالى. نظرًا لأن الجين يحتوي على أليلين فقط ، يجب أن تكون جميع الأليلات أيضًا أ أو أ و ص + ف = 1. الآن ، إذا أ هو المسيطر تمامًا على أ ثم تواتر النمط الجيني الناقل أأ لا يمكن ملاحظتها مباشرة (لأنها لها نفس سمات النمط الجيني متماثل الزيجوت AA) ، ومع ذلك يمكن تقديرها من تواتر السمة المتنحية في السكان ، حيث أن هذا هو نفس النمط الجيني متماثل اللواقح أأ. أي يمكن تقدير ترددات الأليل الفردية: ف = √ و (أأ) ، ص = 1 − ف ومن هؤلاء يمكن اشتقاق تردد النمط الجيني الحامل: f (Aa) = 2ص .

تعتمد هذه الصيغة على عدد من الافتراضات وتقدير دقيق لتكرار السمة المتنحية. بشكل عام ، فإن أي موقف في العالم الحقيقي سينحرف عن هذه الافتراضات إلى حد ما ، مما يؤدي إلى إدخال أخطاء مقابلة في التقدير. إذا كانت السمة المتنحية نادرة ، فسيكون من الصعب تقدير تواترها بدقة ، حيث ستكون هناك حاجة إلى حجم عينة كبير جدًا.

تحرير المسيطر مقابل المفيد

أحيانًا يتم الخلط بين خاصية "المسيطر" ومفهوم "المفيد" وخاصية "المتنحية" أحيانًا يتم الخلط بينها وبين مفهوم الضار ، ولكن الظواهر مختلفة. تصف الهيمنة النمط الظاهري للزيجوت المتغاير فيما يتعلق بالأنماط الظاهرية للزيجوت المتماثلة الزيجوت وبغض النظر عن الدرجة التي قد تكون فيها الأنماط الظاهرية المختلفة مفيدة أو ضارة. نظرًا لأن العديد من أليلات الأمراض الوراثية متنحية ولأن كلمة هيمنة لها دلالة إيجابية ، غالبًا ما يتم افتراض أن النمط الظاهري السائد متفوق فيما يتعلق بالصلاحية. هذا غير مؤكد ومع ذلك كما هو موضح أدناه في حين أن معظم أليلات الأمراض الوراثية ضارة ومتنحية ، وليست كل الأمراض الوراثية متنحية.

ومع ذلك ، فقد كان هذا الارتباك منتشرًا عبر تاريخ علم الوراثة واستمر حتى يومنا هذا. كانت معالجة هذا الالتباس أحد الدوافع الرئيسية لنشر مبدأ هاردي واينبرغ.

كان الأساس الجزيئي للهيمنة غير معروف لمندل. من المفهوم الآن أن موضع الجين يشتمل على سلسلة طويلة (مئات إلى آلاف) من القواعد أو النيوكليوتيدات من الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) عند نقطة معينة على الكروموسوم. تنص العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية على أن "الحمض النووي يصنع البروتين"، أي أن الحمض النووي يتم نسخه لعمل نسخة من الحمض النووي الريبي ، ويتم ترجمة الحمض النووي الريبي لصنع بروتين. وفي هذه العملية ، قد يتم أو لا يتم نسخ الأليلات المختلفة في موضع معين ، وإذا تم نسخها يمكن ترجمتها إلى إصدارات مختلفة قليلاً من نفس البروتين (تسمى الأشكال الإسوية). غالبًا ما تعمل البروتينات كإنزيمات تحفز التفاعلات الكيميائية في الخلية ، والتي تنتج بشكل مباشر أو غير مباشر أنماطًا ظاهرية.في أي كائن ثنائي الصبغيات ، قد تكون تسلسلات الحمض النووي للأليلين الموجودين في أي موضع جيني متطابقة ( متماثل الزيجوت) أو مختلف (متغاير الزيجوت). حتى لو كان موضع الجين متغاير الزيجوت على مستوى تسلسل الحمض النووي ، فقد تكون البروتينات التي يصنعها كل أليل متطابقة. في حالة عدم وجود أي اختلاف بين منتجات البروتين ، لا يمكن قول أي من الأليل تكون مهيمنة (انظر الهيمنة المشتركة، فوق). حتى إذا كان منتجا البروتين مختلفين قليلاً (allozymes) ، فمن المحتمل أنهما ينتجان نفس النمط الظاهري فيما يتعلق بعمل الإنزيم ، ومرة ​​أخرى لا يمكن القول بأن أليلًا من الأليل هو المسيطر.

فقدان الوظيفة و haplosufficiency تصحيح

تحدث الهيمنة عادةً عندما يكون أحد الأليلين غير وظيفي على المستوى الجزيئي ، أي أنه لا يُنسخ أو لا ينتج منتج بروتين وظيفي. يمكن أن يكون هذا نتيجة طفرة تغير تسلسل الحمض النووي للأليل. [ بحاجة لمصدر ] الكائن متماثل اللواقح للأليل غير الوظيفي سيُظهر عمومًا نمطًا ظاهريًا مميزًا ، بسبب عدم وجود منتج البروتين. على سبيل المثال ، في البشر والكائنات الحية الأخرى ، ينتج الجلد غير المصطبغ من النمط الظاهري ألبينو [16] عندما يكون الفرد متماثل الزيجوت لأليل يشفر نسخة غير وظيفية من إنزيم ضروري لإنتاج صبغة الميلانين. من المهم أن نفهم أنه ليس نقص الوظيفة هو الذي يسمح لوصف الأليل بأنه متنحي: هذا هو التفاعل مع الأليل البديل في الزيجوت المتغاير. ثلاثة أنواع عامة من التفاعل ممكنة:

  1. في الحالة النموذجية ، يصنع الأليل الوظيفي الفردي بروتينًا كافيًا لإنتاج نمط ظاهري مطابق لنمط الزيجوت المتماثل: وهذا ما يسمى اكتفاء. على سبيل المثال ، افترض أن الكمية القياسية للإنزيم المنتج في الزيجوت المتماثل الوظيفي هي 100٪ ، مع مساهمة الأليلين الوظيفيين بنسبة 50٪ لكل منهما. ينتج الأليل الوظيفي الوحيد في الزيجوت المتغاير 50٪ من الكمية القياسية للإنزيم ، وهو ما يكفي لإنتاج النمط الظاهري القياسي. إذا كان الزيجوت المتغاير والأليل الوظيفي متماثل الزيجوت لهما أنماط ظاهرية متطابقة ، فإن الأليل الوظيفي هو المسيطر على الأليل غير الوظيفي. يحدث هذا في موضع الجين ألبينو: ينتج الزيجوت المتغاير إنزيمًا كافيًا لتحويل طليعة الصباغ إلى الميلانين ، والفرد لديه تصبغ قياسي.
  2. أقل شيوعًا ، أن وجود أليل وظيفي واحد يعطي نمطًا ظاهريًا غير طبيعي ولكنه أقل حدة من ذلك الموجود في الزيجوت المتماثل غير الوظيفي. يحدث هذا عندما يكون الأليل الوظيفي غير كافٍ. عادةً ما يتم تطبيق مصطلحات القصور الفردى والهيمنة غير الكاملة على هذه الحالات. يحدث التفاعل الوسيط حيث ينتج النمط الوراثي متغاير الزيجوت نمطًا ظاهريًا وسيطًا بين اثنين من متجانسات الزيجوت. اعتمادًا على أي من الزيجوت متماثلين الزيجوت الأكثر تشابهًا ، يُقال أن أليلًا واحدًا يظهر سيادة غير تامة على الآخر. على سبيل المثال ، في البشر خضاب موضع الجين هو المسؤول عن بروتين سلسلة بيتا (HBB) الذي يعد أحد بروتيني الغلوبين اللذين يشكلان خضاب الدم الصبغي. [16] كثير من الناس متماثلين الزيجوت لأليل يسمى هب أ يحمل بعض الأشخاص أليلًا بديلًا يسمى هب اس ، إما متجانسة الزيجوت أو متغايرة الزيجوت. جزيئات الهيموغلوبين هب اس /هب اس يخضع متماثل الزيجوت لتغيير في الشكل يشوه شكل خلايا الدم الحمراء ، ويسبب شكلاً حادًا من فقر الدم يهدد الحياة يسمى فقر الدم المنجلي. الأشخاص متغاير الزيجوت هب أ /هب اس لهذا الأليل شكل أقل حدة من فقر الدم يسمى سمة الخلية المنجلية. لأن النمط الظاهري للمرض هب أ /هب اس الزيجوت متغايرة الزيجوت أكثر شبهاً بـ هب أ /هب أ متماثل الزيجوت ، و هب أ يقال أن يكون الأليل مهيمنة بشكل غير كامل الى هب اس أليل.
  3. نادرًا ما ينتج أليل وظيفي واحد في الزيجوت المتغاير منتجًا جينيًا غير كافٍ لأي وظيفة من وظائف الجين ، والنمط الظاهري يشبه الزيجوت المتماثل للأليل غير الوظيفي. هذا كامل قصور الفرد غير مألوف للغاية. في هذه الحالات ، يقال أن الأليل غير الوظيفي هو المسيطر على الأليل الوظيفي. قد يحدث هذا الموقف عندما ينتج الأليل غير الوظيفي بروتينًا معيبًا يتداخل مع الوظيفة المناسبة للبروتين الذي ينتجه الأليل القياسي. إن وجود البروتين المعيب "يهيمن" على البروتين القياسي ، والنمط الظاهري لمرض الزيجوت المتغاير يشبه إلى حد كبير ذلك الموجود في الزيجوت المتماثل لأليلين معيبين. غالبًا ما يتم تطبيق المصطلح "السائد" بشكل غير صحيح على الأليلات المعيبة التي لم يتم فحص النمط الظاهري المتماثل لها ، ولكنها تسبب نمطًا ظاهريًا مميزًا عندما تكون متغايرة الزيجوت مع الأليل الطبيعي. تحدث هذه الظاهرة في عدد من أمراض تكرار ثلاثي النوكليوتيدات ، أحد الأمثلة على ذلك هو مرض هنتنغتون. [17]

الطفرات السلبية المهيمنة تحرير

عادة ما تكون العديد من البروتينات نشطة في شكل مولتيمر ، وهو مجموعة من نسخ متعددة من نفس البروتين ، والمعروف أيضًا باسم بروتين متماثل التعدد أو بروتين homooligomeric. في الواقع ، فإن غالبية 83000 إنزيم مختلف من 9800 كائن حي مختلف في قاعدة بيانات BRENDA Enzyme Database [18] تمثل homooligomers. [19] عندما تكون النسخة البرية من البروتين موجودة مع نسخة متحولة ، يمكن تكوين مولتيمر مختلط. الطفرة التي تؤدي إلى بروتين متحور يعطل نشاط البروتين من النوع البري في المالتيمر هو طفرة سلبية سائدة.

قد تظهر طفرة سلبية سائدة في خلية جسدية بشرية وتوفر ميزة تكاثرية للخلية الطافرة ، مما يؤدي إلى توسعها النسيلي. على سبيل المثال ، يمكن لطفرة سالبة-سلبية في الجين الضروري للعملية الطبيعية لموت الخلايا المبرمج (موت الخلايا المبرمج) استجابة لتلف الحمض النووي أن تجعل الخلية مقاومة للاستماتة. سيسمح هذا بتكاثر الاستنساخ حتى في حالة وجود تلف مفرط في الحمض النووي. تحدث مثل هذه الطفرات السلبية السائدة في الجين الكابت للورم ص 53. [20] [21] عادة ما يوجد البروتين من النوع البري P53 في صورة بروتين متعدد متعدد البروتين (oligotetramer). مهيمن سلبي ص 53 تحدث الطفرات في عدد من الأنواع المختلفة من السرطان والآفات ما قبل السرطانية (مثل أورام المخ وسرطان الثدي والآفات السرطانية في الفم وسرطان الفم). [20]

تحدث الطفرات السلبية المهيمنة أيضًا في جينات أخرى مثبطة للورم. على سبيل المثال ، تم تحديد طفرتين سائدتين في الخط الجرثومي السلبي في جين Ataxia telangiectasia الطافر (ATM) الذي يزيد من القابلية للإصابة بسرطان الثدي. [22] الطفرات السلبية السائدة لعامل النسخ C / EBPα يمكن أن تسبب سرطان الدم النخاعي الحاد. [23] يمكن للطفرات السلبية السائدة الموروثة أن تزيد من خطر الإصابة بأمراض أخرى غير السرطان. ترتبط الطفرات السلبية السائدة في مستقبلات البيروكسيسوم المنشط (PPARγ) بمقاومة الأنسولين الشديدة وداء السكري وارتفاع ضغط الدم. [24]

كما تم وصف الطفرات السلبية المهيمنة في كائنات أخرى غير البشر. في الواقع ، أبلغت الدراسة الأولى أ بروتين متحولة كان تثبيط الوظيفة الطبيعية لبروتين من النوع البري في جهاز متعدد مختلط مع بروتين ألياف ذيل البكتيريا T4 GP37. [25] يبدو أن الطفرات التي تنتج بروتينًا مبتورًا بدلاً من بروتين متحور كامل الطول لها أقوى تأثير سلبي سائد في دراسات P53 و ATM و C / EBPα وعاثمة البكتيريا T4 GP37.

في البشر ، يتم تصنيف العديد من السمات أو الأمراض الوراثية ببساطة على أنها "سائدة" أو "متنحية". خاصة مع ما يسمى بالأمراض المتنحية ، والتي هي بالفعل عامل من عوامل الجينات المتنحية ، ولكن يمكن أن تبالغ في تبسيط الأساس الجزيئي الأساسي وتؤدي إلى سوء فهم طبيعة السيادة. على سبيل المثال ، ينتج المرض الوراثي المتنحي بيلة الفينيل كيتون (PKU) [26] عن أي عدد كبير (& gt60) من الأليلات في الموضع الجيني لإنزيم فينيل ألانين هيدروكسيلاز (الهيئة العامة للإسكان). [27] العديد من هذه الأليلات تنتج القليل أو لا تنتج على الإطلاق الهيئة العامة للإسكان، ونتيجة لذلك تتراكم مادة فينيل ألانين (Phe) ومنتجاتها الثانوية الأيضية في الجهاز العصبي المركزي ويمكن أن تسبب إعاقة ذهنية شديدة إذا لم يتم علاجها.

لتوضيح هذه الفروق الدقيقة ، يتم عرض الأنماط الجينية والنتائج المظهرية للتفاعلات بين ثلاثة أليلات افتراضية من الهيدروكربونات الأروماتية متعددة الحلقات في الجدول التالي: [28]

في الأشخاص غير المتأثرين متماثل الزيجوت لأليل وظيفي قياسي (AA), الهيئة العامة للإسكان نشاط معياري (100٪) وتركيز فينيل ألانين في الدم [Phe] حوالي 60 ميكرومتر (= ميكرولتر / لتر). في الأشخاص غير المعالجين متماثل الزيجوت لأحد أليلات بيلة الفينيل كيتون (BB), الهيئة العامة للإسكان النشاط قريب من الصفر ، [Phe] من عشرة إلى أربعين ضعفًا قياسيًا ، ويظهر الفرد بيلة الفينيل كيتون.

في ال AB متغاير الزيجوت ، الهيئة العامة للإسكان يمثل النشاط 30٪ فقط (وليس 50٪) من الدم المعياري [Phe] مرتفع ذو شقين ، ولا يظهر لدى الشخص بيلة الفينيل كيتون (PKU). وهكذا ، فإن أ الأليل هو المهيمن على ب أليل فيما يتعلق ببيلة الفينيل كيتون ، ولكن ب الأليل هو المسيطر بشكل غير كامل على أ أليل فيما يتعلق بتأثيره الجزيئي ، وتحديد الهيئة العامة للإسكان مستوى النشاط (0.3٪ & lt 30٪ & lt & lt 100٪). وأخيرا، فإن أ الأليل هو السائد غير الكامل ل ب فيما يتعلق [Phe] ، مثل 60 ميكرومتر & لتر 120 ميكرومتر & لتر & لتر 600 ميكرومتر. لاحظ مرة أخرى أنه لا علاقة له بمسألة السيادة أن الأليل المتنحي ينتج نمطًا ظاهريًا أكثر تطرفًا [Phe].

للأليل الثالث ج، أ نسخة ينتج متماثل الزيجوت كمية صغيرة جدًا من الهيئة العامة للإسكان إنزيم ، مما يؤدي إلى مستوى مرتفع إلى حد ما من [Phe] في الدم ، وهي حالة تسمى فرط فينيل ألانين الدم ، والتي لا تؤدي إلى إعاقة ذهنية.

أي أن علاقات الهيمنة لأي أليلين قد تختلف وفقًا لأي جانب من جوانب النمط الظاهري قيد الدراسة. عادة ما يكون من المفيد التحدث عن عواقب النمط الظاهري للتفاعلات الأليلية المتضمنة في أي نمط وراثي ، بدلاً من محاولة إجبارها على فئات سائدة ومتنحية.


ما هو الفرق بين الجين والأليل؟

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الجين والأليل في أن الجين عبارة عن تسلسل نوكليوتيد محدد يشفر بروتينًا معينًا بينما الأليل هو متغير من الجين إما المتغير السائد أو المتنحي. لذلك ، فإن الجين هو الوحدة الوظيفية الأساسية للوراثة بينما الأليل هو شكل بديل للجين. ربما يحتوي جين واحد على أليلين. ويمكن أن يكون الأليل إما أليلًا سائدًا أو أليلًا متنحيًا.

يوضح الرسم البياني أدناه الفرق بين الجين والأليل كمقارنة جنبًا إلى جنب.


التحقق السريع من الجودة الجينية للأليلات الشرطية في الفئران

أصبحت تقنيات التعطيل الشرطي الخاصة بالموقع باستخدام أنظمة Cre-loxP أو Flp-FRT ذات أهمية متزايدة لتوضيح وظيفة الجينات وآلية المرض في الجسم الحي. تم إنشاء عدد كبير من نماذج الفأر بالضربة القاضية الجينية التي تحمل أليلات شرطية معقدة من خلال جهود المجتمع العالمي وإتاحتها للباحثين في مجال الطب الحيوي. أصبحت هياكل الأليلات الشرطية في هذه الفئران معقدة ومعقدة بشكل متزايد ، وبالتالي فإن التحقق من الجودة الجينية لهذه الأليلات أصبح بالمثل مهمة شاقة للباحثين الفرديين. لضمان استنساخ التجارب الشرطية ، يجب على الباحث تأكيد أن loxP أو FRT مدمجان في المواضع الصحيحة في الجينوم قبل بدء التجارب. لقد أبلغنا عن التصميم الناجح لمواد PCR العالمية الخاصة بـ loxP و FRT للتحقق السريع من الأليلات الشرطية floxed و Flrted. تتكون مجموعة التمهيدي من بادئات أمامية وخلفية مكملة لتسلسلات loxP أو FRT مع تعديلات جزئية في النهاية 5 بوصات تحتوي على مواقع التعرف على نوكلياز 6 قواعد. تم اختبار مجموعة التمهيدي العام لاكتشاف الفواصل الجينية بين زوج من loxP أو FRT المدمج في رابطة الدول المستقلة وكان مفيدًا للتحقق بسرعة من صحة مختلف الأليلات المفلطحة أو Flrted في الفئران الشرطية.

الكلمات الدالة: إمكانية استنساخ جودة الفئران الشرطية لـ Cre-loxP Flp-FRT.

© 2021 المؤلفون. جينات الخلايا التي نشرتها جمعية البيولوجيا الجزيئية في اليابان وشركة John Wiley & Sons Australia، Ltd.


الجينات الأنانية والتطور المرتكز على الجينات

أشك في أن أي شخص يقرأ Bitesize Bio لم يسمع عن ريتشارد دوكينز. لطالما كان هو & # 8217s مثيرًا للجدل بطريقة أو بأخرى ، منذ إصدار كتابه الأكثر شعبية ، الجين الأناني (أمازون الولايات المتحدة / المملكة المتحدة). ولكن على الرغم من شهرة دوكينز & # 8217 ، ربما يوجد بعض القراء هنا الذين لم يقرؤوا & # 8217t الجين الأناني & # 8211 لم أكن & # 8217t حتى قبل عامين ، في الواقع. لذا ، ما هو على وجه التحديد الجين الأناني حول؟

صاغ دوكينز مصطلح الجين الأناني كطريقة للتعبير عن وجهة نظر التطور التي تتمحور حول الجينات ، والتي ترى أن التطور يُنظر إليه بشكل أفضل على أنه يعمل على الجينات وأن الانتقاء على مستوى الكائنات الحية أو التجمعات لا يتجاوز أبدًا الاختيار القائم على الجينات. في الفصل الثالث ، يشرح:

& # 8220 الجينات تتنافس مباشرة مع أليلاتها من أجل البقاء ، لأن أليلاتها في تجمع الجينات منافسة لفتحتها على كروموسومات الأجيال القادمة. إن أي جين يتصرف بطريقة تزيد من فرص بقائه في مجموعة الجينات على حساب أليلاته ، بحكم التعريف ، يميل إلى البقاء على قيد الحياة. الجين هو الوحدة الأساسية للأنانية. & # 8221

هذه الطريقة في النظر إلى الانتقاء ، من منظور الجين ، تمتد إلى السلوكيات الناشئة مثل اختيار الأقارب ، والاشتراكية الاجتماعية ، والإيثار ، عن طريق حقيقة أن الأليل لا يتم نشره فقط من خلال مجموعة الجينات من خلال مساعدة الكائن الحي المباشر البقاء على قيد الحياة ، كما أنه يساعد النسخ الأخرى من نفسه على البقاء على قيد الحياة في أعضاء آخرين من جنسه. بمعنى ، السلوك الإيثاري هو نتيجة طبيعية للاختيار ، حتى لو كان سيئًا للكائن الحي الفردي ، لأن الجينات نفسها تتصرف بأنانية من خلال حماية نسخ أخرى من نفسها. بالطبع معظم الجينات لا تؤثر بشكل مباشر على السلوك ، مما يعني أن معظم الجينات ، في أحسن الأحوال ، أنانية بشكل غير مباشر & # 8211 ولكن في حالة الإيثار الضيق (داخل الأسرة أو مجموعة زواج الأقارب الأخرى) ، من المحتمل أن تحمل معظم الكائنات الحية المستفيدة من الإيثار نسخًا من نفس الجينات غير السلوكية على أي حال.

في الوقت الذي تم فيه إثبات أن فكرة اختيار المجموعة ليست استراتيجية تطورية مستقرة ، قدم هذا النموذج طريقة واحدة لشرح لماذا كان اختيار الأقارب وصفًا أفضل بكثير للتواصل الاجتماعي في الحيوانات.

لهذه الأسباب، الجين الأناني تلقى استحسانًا واسعًا بحق. لكنها مجرد استعارة ، ولا يوجد جين يمثل جزيرة. يجب أن يعمل كل جين بالتنسيق مع بقية الكائنات الحية & # 8217 الجينوم ، والتي بدورها يجب أن تعمل للتعاون والتنافس مع أعضاء آخرين من نوعها وداخل نظام بيئي معين. نتيجة لذلك ، يتم إجراء المفاضلات. في كثير من الأحيان ، ليس الأليل هو الأكثر فاعلية في أداء مهمته المعتادة التي يتم نشرها في تجمع الجينات ، ولكن الأليل الذي يعمل بشكل أفضل مع بقية الجينوم الخاص به لتوليد نمط ظاهري ناجح يبقى على قيد الحياة.

نتيجة لذلك ، واحدة من الانتقادات العلمية الأولية ل الجين الأناني كان على فكرة أن الجين هو وحدة الاختيار. ينتقد معظمهم فكرة أن الجينوم هو وحدة الاختيار ، وبدلاً من ذلك يجادلون بأن النمط الظاهري هو ما يتم اختياره. وبدلاً من ذلك ، فإن الجين هو وحدة التطور ، كما يجادل البعض ، ويرون التطور على أنه الاتجاه طويل الأمد لتغيير ترددات الأليل.

لكوني عالم أحياء جزيئية ولم أدرس علم الأحياء التطوري رسميًا ، كان رد فعلي الأول هو أخذ هذين المنظورين في ظاهرهما. بعد ضربة من لاري موران (انظر التعليقات) ، استنتاجي أن التطور الكبير هو مجرد & # 8220جدا تم تفجير الاتجاه طويل المدى لتحويل ترددات الأليل & # 8221. نتيجة لذلك ، بدأت منذ ذلك الحين في انتقاد وجهة النظر القائلة بأن الجين هو وحدة التطور.

بدلاً من ذلك ، يبدو أن السكان هم أفضل مرشح كوحدة للتطور ، مع تغيير phyletic (تحويل ترددات الأليل) لمجموعة سكانية واحدة بمرور الوقت & # 8220microevolution & # 8221 ، وعزل / تباعد اثنين أو أكثر من السكان يمثل & # 8220macroevolution & # # 8221.

كل هذا يعني أن تأثير الجين الأناني مقيد للغاية باعتباره استعارة لكيفية حدوث التطور ، والنجاح في حل مجموعة محددة جدًا من المشكلات المتعلقة بسلوك الحيوان الاجتماعي ، ويقتصر على المناقشات حول التغيير النمطي.

الآثار المترتبة على السلوك الاجتماعي الخارج الجين الأناني أدار أيضًا الكثير من مهنة Richard Dawkins & # 8217 منذ نشره. كتاب المتابعة الخاص به ، النمط الظاهري الممتد، مترجمة & # 8220 ، الجين كوحدة الاختيار & # 8221 ، وما بعده ، & # 8220 The Long Reach of the Gene & # 8221 ، جادل بأن الجين قد يؤثر على بيئة الكائن الحي & # 8217s من خلال هذا الكائن الحي & # 8217s السلوك ، مع الاستشهاد بأمثلة caddis منازل وسدود سمور.

كما صاغ المصطلح & # 8220meme & # 8221 (المعادل الثقافي للجين) لوصف كيف يمكن توسيع المبادئ الداروينية لشرح انتشار الأفكار والظواهر الثقافية ، وهي فكرة تم تطويرها إلى مجال جديد للدراسة بشكل أساسي بواسطة سوزان بلاكمور. استخدم دوكينز كلمة meme للإشارة إلى أي كيان ثقافي قد يعتبره المراقب مكررًا. لقد افترض أن الناس يمكن أن ينظروا إلى العديد من الكيانات الثقافية على أنها قادرة على مثل هذا التكرار ، بشكل عام من خلال التعرض للبشر ، الذين تطوروا كصناع فعالين (وإن لم يكن مثاليًا) للمعلومات والسلوك. أبرزها في كتابه الأخير ، الله الوهم، يجادل بأن الأديان هي في الأساس ميمات (من بين أشياء أخرى).

لا أعرف ما إذا كانت حججه حول الأديان على أنها ميمات عظيمة إلى هذا الحد ، لكنه أثار النقاش في كلتا الحالتين حول كيف يكون من المفيد عرض أصول السلوكيات الاجتماعية. لكن هذه قصة & # 8217s لمنشور آخر ، في وقت آخر.


شاهد الفيديو: الفرق بين الجينات والأليلات. الأحياء. علم الوراثة الكلاسيكية والجزيئية (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Dozilkree

    انت مخطئ. أقترح ذلك لمناقشة. اكتب لي في PM.

  2. Nam

    هذه ببساطة رسالة رائعة

  3. Allyn

    يا له من سؤال جيد

  4. Oluwatosin

    لكن هذا رائع!

  5. Pelops

    لنعود إلى موضوع

  6. Abrafo

    الفكر الجيد جدا

  7. Demetrius

    يا له من موضوع ممتع

  8. Kami

    في مكان ما لاحظت بالفعل موضوعًا مشابهًا جيدًا



اكتب رسالة