[АКАДЕМИЯ]: Генетика (Genetics) – «Генные комплексы»

  Всем привет! Я, и надеюсь вы вместе со мной, продолжаем изучать курс «Генетика» от Новосибирского государственного университета для проекта Академия от @ontofractal .  Сегодня уже четвертая неделя и пятый конспект, а значит мы уже многое знаем, но еще много интересного впереди. Мы уже рассматривали отдельные гены и генные комплексы. Поподробнее остановимся на последних. А заодно узнаем почему белая кошка с зелеными глазами на самом деле не белая!   

Предыдущие части:

[АКАДЕМИЯ]: Генетика (Genetics) «ДНК – основа наследственности». Часть первая

[АКАДЕМИЯ]: Генетика (Genetics) «ДНК – основа наследственности». Часть вторая

[АКАДЕМИЯ]: Генетика (Genetics) – «Мутации»

[АКАДЕМИЯ]: Генетика (Genetics) – «Генетика классическая и не только»

  Полимерия 

Как мы уже помним, от групп генов зависят различные признаки, которые могут быть у организмов, такие группы генов называются полигенные комплексы. Такие гены обычно располагаются в разных локусах, при этом они обычно находятся в негомологичных хромосомах. Но могут и в одной, тогда это сцепленные гены. Часто можно наблюдать различные взаимодействия между генами комплекса, если выражаться точнее, то между белковыми молекулами. 

От генных комплексов зависят почти все признаки организма. Как пример, это могут быть гены, отвечающие за синтез структурных белков. Возьмем белок коллаген. Он является ведущим белком соединительной ткани. 

Ее нормальное развитие зависит от: 

• генного комплекса, который отвечает за образование коллагенов
• генного комплекса, который участвует в регуляции морфогенеза соединительной ткани. 

Дефекты таких генов наследуются по аутосомно-доминантному признаку. Может быть и такое, что в генном комплексе есть один или два главных гена, а остальные более слабые. В этом случает действие главного гена будет перекрывать влияние более слабых. Так, например, рост человека определяется полигенным комплексом, а вот карликовость - это мутация в одном только гене. В генном комплексе гены обозначаются одинаковыми буквами, но с подстрочными индексами от 1 до n.  

Степени проявления полимерии зависит от количества доминантных генов и бывает: 

• кумулятивная (накопительная) 
• некумулятивная 

Для кумулятивной полимерии происходит суммарное действие генов, то есть чем больше доминантных аллелей, тем сильнее выражается тот или иной признак у организма. Примером кумулятивной полимерии это наследование цвета кожи или окрас чешуек у пшеницы. Чем больше доминантных аллелей, тем темнее или интенсивнее окрас. При некумулятивной полимерии, признак проявляется при наличии хотя бы одного доминантного аллеля, а их количество не влияет на силу, с которой он выражен.  

  Комплементарность

Комплементарность, это такой тип взаимодействия нескольких неаллельных генов из разных локусов, который обеспечивает развитие разных признаков в зависимости от вариантов сочетания аллелей этих генов.  

Рассмотрим пример комплементарности взаимодействия генов  

У каждой окраски есть два гена, при чем у каждого есть доминантный и рецессивный аллель. Окраска развивается только в случае присутствия по одному доминантному аллелю в генотипе. Все остальные варианты дают белый окрас. Поэтому при скрещивании двух белых растений, гибриды будут иметь пурпурную окраску. А при скрещивании гибридов получаем расщепление в потомстве. Так 9/16, имеющие доминантный аллель, получаются окрашенными, а остальные 7/16 будут белыми. Тот же пример наблюдается и у человека в наследовании слуха. Генотип нормального слуха, если в паре двух неаллельных генов есть хотя бы один доминантный аллель. Если из любой пары аллели будут рецессивными, то человек будет глухим.   

  Эпистаз 

Эпистаз — это вид взаимодействия генов из разных локусов, при котором активность одного гена находится под влиянием другого гена, ну или группы генов.  

Ген, подавляющий фенотипическое проявление другого из той же пары, называют эпистатический ген. Рассмотрим действе эпистатического гена.

Мы видим две окраски у тыквы. Одна белая имеет доминантный эпистатический ген, вторая окраска зеленая. При скрещивании мы получаем белые плоды. Если произвести скрещивание уже между полученными плодами, то в потомстве будут плоды белые, зеленые, но появился и новая окраска желтая. 

Окраска

Познакомимся с работой генного комплекса на примере окраски млекопитающих. Их окраска зависит от очень крупного полигенного комплекса, гены часто много аллельны и между генами происходят различные взаимодействия. Для примера возьмем домашних кошек. 

Ведущие гены можно разделить на две группы: 

• отвечающие за окраску, за сам цвет 
• отвечающие за рисунок

У млекопитающих выделяют два основных пигмента окраски: 

• черный эумеланин (придает волосу прочность, устойчивость к химическому воздействию) 
• желто-коричневый феомеланин (растворим в разбавленных щелочах, содержит в своем составе атомы серы)

Оба эти пигмента гетерополимеры.  

Локус Black отвечает за синтез эумеланина. Цвет от черного до светло-коричневого, зависит от того на сколько эумеланин плотно и равномерно упакован в гранулы. Эумеланин в процессе биосинтеза упаковывается в гранулы, если гранулы круглые и стоят на одинаковом расстоянии друг от друга, то цвет получается глубоким черным. Если гранулы имеют вытянутую форму и распределены неравномерно, то цвет получается коричневым.  

Локус Orange отвечает за синтез феомеланина. Находится в половой хромосоме Х. Ген из этого локуса подавляет ген из локуса Black. Если присутствует доминантный аллель, то окраска будет рыжей, если рецессивный, то правильнее сказать, рыжий цвет будет отсутствовать и будет или черным, или коричневым. 

Так как локус Orange находится в половой хромосоме Х, то - у котов есть только одна половая хромосома Х, поэтому окрас котов может быть или рыжим, или черным/коричневым/светло-коричневым.

 У кошек две хромосомы Х, поэтому если кошка гомозиготная, то у нее будет как у котов однотонный окрас, а если кошка гетерозиготная, то цвет будет проявляться в пятнах .

Еще один локус Dense отвечает за насыщенность цвета шерсти, за однородность распределения пигмента в волоске. Представлен двумя вариантами аллелей: плотным – D, разбавленный – d.

Локус White доминантный белый. При наличии хотя бы одной пары подавляются все другие окрасы.

Локус Агути. Распределяет пигмент по всей длине волоска. В результате пигменты эумеланина и феомеланина распределяются полосами на каждом волоске. 

Локус I. Тоже распределяет пигмент в волосе. При доминантном накапливается пигмент на конце волоска, а при рецессивном - нормальное распределение пигмента.  

Локус Tabby отвечает за развитие разнообразных полосатых рисунков шерсти. Так при наличии доминантного белого гена кошка будет белой, но такой ген не изменяет цвет глаз. Поэтому если мы видим белую кошку с зелеными глазами, на самом деле она не белая, это означает у нее одно большое белое пятно на все тело.

Что для вас было наиболее интересным и впечатляющим в данной неделе курса?  

Впечатлило то многообразие, которое создает природа, а если выражаться точнее и научным языком, полимерия. Что не обязательно мутация отвечает за всякие чудеса и отклонения от нормы, одновременное присутствие и взаимодействие генов способны создавать если не уникальные, то очень редкие и невообразимые творения.