Эпистаз генов: определение и основные механизмы

Эпистаз генов

Явление эпистаза генов

Что собой представляет эпистаз?

При этом важное замечание: развитие того или иного признака практически никогда не определяется только одним геном. Зато один ген может стать фундаментом для развития различных признаков. Это явление получило название плейотропного взаимодействия генов.

Часто встречаемое явление — контроль одного признака несколькими генами.

У неаллельных генов есть способность взаимодействовать друг с другом — в случае, когда один признак проявляется под влиянием нескольких генов.

Известны 3 формы взаимодействия генов друг с другом:

• комплементарность. Под ней понимают такое взаимодействие генов, при котором они друг друга дополняют и обуславливают развитие нового признака;
• полимерия или процесс генетического взаимодействия. В этом случае неаллельные гены влияют в одном направлении на развитие одинакового признака;
• эпистаз. При нем происходит подавление одного гена другим.

Все эти формы неаллельных взаимодействий встречаются одинаково часто. И оцениваться они должны с точки зрения гибридологического подхода.

Основные механизмы эпистаза генов

Есть несколько вариантов генов, у которых есть способность подавлять действие других генов. К ним относятся гены-супрессоры и гены-ингибиторы. Появляющаяся в результате такого взаимодействия реакция проявляется в двух вариантах: рецессивном и доминантном.

Доминантный эпистаз встречается тогда, когда доминантная аллель гена-супрессора оказывает подавляющее воздействие на другой ген. Эта аллель обычно обозначается при помощи буквы I.

Рецессивный эпистаз случается в противоположном случае: когда один ген угнетается другим.

Оба вида эпистаза различаются неодинаковым фенотипическим расщеплением.

При доминантном эпистазе при скрещивании дигетерозигот расщепление получает следующие соотношения:

• 13:3 и 7:6:3;
• 12:3:1.

Расщепление при рецессивном эпистазе имеет следующие соотношения:

• 9:3:4;
• 13:3.

Взаимодействие генов при эпистазе кардинально отличается от комплементарного типа взаимодействия. В последнем случае один ген дополняет другой. Можно обнаружить сходства эпистаза с доминированием, но есть небольшая разница, которая заключается в участии аллеля, принадлежащего к аллеморфной паре.

Эпистаз фенотипически рассматривается как отклонение от расщепления — в стандартном наследовании оно ожидается. При этом законы Менделя не нарушаются, ведь аллели всех взаимодействующих генов распределяются в соответствии с законом независимого комбинирования определенных признаков.

Эпистаз как форма взаимодействия генов характерна для кур. У некоторых пород есть белое оперение (плимутрок, леггорн), у других оперение окрашено (полосатый плимутрок). Белое оперение кур определяют сразу несколько генов.

Большое значение имеет ген С, с помощью которого определяется наличие предшественника пигмента, исследуется окрашенность пера и гены, ответственные за неокрашенность перьев.

Есть и другие примеры эпистаза. У человека встречается бомбейский феномен. Суть его такова: у гетерозиготных по гену FUTI людей наблюдается нарушенная экспрессия генов, кодирующих ферменты (эти ферменты отвечают за образование эритроцитов А и В). В результате на эритроцитах происходит образвание дефектных генов (вместо нормальных).

У таких людей группа крови О вне зависимости от аллелей генов, определяющих тип группы крови в рамках системы АВО. Также у них нет антигенов А и В.

Определяющим окраску шерсти мышей генам тоже свойственно эпистатическое взаимодействие. К примеру, окраска агаути у мышей связана с чередованием кольцевых пигментных полос по длине каждой части волосяного покрова. Наблюдается ее доминирование над черным окрасом. Ее определяет рецессивный мутантный аллель. В случае рецессивной мутации в другом локусе, пигментация пропадает совсем. При этом, неважно, какие аллели представляют ген А.

У тыквы доминантный эпистаз проявляется в окраске плодов. Доминантный аллель тыквы связан с ее белой окраской — не имеет значение, какие аллели представляют ген В. В случае представления локуса А рецессивной аллелью, у растений, имеющих генотипы BB и Bb, получаются желтые плоды, а в случае генотипа bb — зеленые.

Он происходит при наличии генов, которые кодируют ферменты одного метаболического пути. При отсутствии внутри клетки создания нормальной формы какого-либо фермента, не произойдет образование промежуточного продукта, выступающего в качестве основы для следующих стадий. Как итог — нормативный продукт не будет формироваться вне зависимости от комбинации аллелей.

Как пример эпистаза — гены мухи дрозофилы, кодирующие ферменты катализаторы. Эти ферменты участвуют в превращении триптофана — в процессе химических превращений он получает бурую окраску. При участии в этом процессе только рецессивного гена, фенотип мух по окраске будет совершенно другим, чем у дикого типа.

Эпистатическое взаимодействие генов — яркий пример того, как один ген подавляет другой. Благодаря ему можно проследить закономерности наследования генов и продемонстрировать особенности их взаимодействия внутри генотипа.