Pleiotropia

Pleiotropia je genetický jav, v ktorom jeden gén ovplyvňuje viac charakteristík, ako sa vyskytuje pri syndróme slonoviny, ochorenie, ktoré ovplyvňuje spojivové tkanivo, srdce, oči, kosti a krvné cievy

Čo je pleiotropia?

Ten Pleiotropia Je to genetický fenomén, v ktorom jeden gén ovplyvňuje jednotlivca fenotypový prejav iných a nesúvisiacich znakov.

Etymologicky znamená pleiotropia „viac zmien“ alebo „veľa účinkov“: to znamená viac účinkov, ako sa očakávalo expresiou jedného génu. Je tiež známy ako polyfeny (mnoho fenotypov), ale je to trochu použitý termín.

Príkladmi pleiotropie sú albinizmus u zvierat, talasyémia, typ bunkovej anémie alebo syndróm so slonovinami, genetická porucha produkovaná génom.

Jedným z javov dedičstva, ktorý sa na začiatku tejto vedy zamietol viac genetikov, boli mutácie, ktoré ovplyvnili viac ako jednu postavu.

Spočiatku sa verilo, že každá postava bola kontrolovaná jediným génom. Potom sme si uvedomili, že prejav postavy by si mohol vyžadovať účasť viac ako jedného génu.

Najprekvapivejšou vecou je však to, že jeden gén môže ovplyvniť prejav viac ako zdedeného prvku, ktorý je v podstate to, čo definuje pleiotropiu.

Všeobecne platí, že keď sa preukáže pleiotropia, je vhodnejšie povedať, že zodpovedný gén Má účinky Pleiotropiky, ku ktorým gén je Pleiotropický.

Aj keď nie každý rešpektuje tento konvent, je dôležité zdôrazniť, že gén s pleiotropným účinkom kóduje konkrétny znak a nie pre pleiotropiu samy.

V opačnom prípade by „normalita“ nebola ničím iným ako účinkom pleiotropného prejavu pôsobenia divokej alely konkrétneho génu na ostatných. Je to však geneticky chybné.

História

Termín Pleiotropia Prvýkrát ho použil nemecký genetik menom Ludwig Plate v roku 1910. Doska použila termín na vysvetlenie vzhľadu niekoľkých rôznych fenotypových znakov, ktoré sa vždy vyskytujú spolu a môžu sa zdať korelované. Podľa neho je tento jav, keď sa vyskytuje, spôsobený jednotkou pleiotropnej dedičstva.

Ďalší Nemec, Hans Gruneberg, rozdelil pleiotropiu na „originálne“ a „spuria“. Prvý bol charakterizovaný vznikom dvoch primárnych produktov iné ako jedno miesto.

Druhý, podľa tohto autora, sa odvolával na jediný primárny produkt, ktorý sa použil rôznymi spôsobmi. Dnes bol význam Grunebergovej skutočnej pleiotropie vyradený, zatiaľ čo falošná pleiotropia sa považuje za jednoducho ako pleiotropiu.

Ďalšie rozdelenie koncepcie pleiotropie vytvorilo Ernst Hadorn, ktorý povedal, že existujú dva typy pleiotropie: mozaika a vzťahové vzťahy. Prvý sa vyskytuje, keď gén kóduje informácie, ktoré ovplyvňujú dve rôzne fenotypové prvky.

Relačná pleiotropia, na druhej strane, sa vyskytuje, keď gén určuje začiatok rôznych súvisiacich udalostí a ktoré ovplyvní viac nezávislých znakov.

Na druhej strane Kacser a Burns poukázali na to, že akákoľvek variácia v ktorejkoľvek časti genómu ovplyvňuje všetky vlastnosti v rôznych stupňoch, buď priamo alebo nepriamo. Táto myšlienka je známa ako univerzálna pleiotropia.

Príklady génov s pleiotropnými účinkami

Pleiotropia, ktorá je javom, ktorý opisuje niektoré dôsledky interakcie medzi génovými produktmi, je univerzálny.

Môže vám slúžiť: Replikačná vidlica

Vírusy, ako aj všetky bunkové organizmy, majú gény, ktorých výrobky sú dôležité pre prejav iných znakov. Tieto gény, ktorých divoké a mutantné alely majú pleiotropné účinky, majú inú povahu.

Pozostatkový gén v Drosophila

V Drosophila (Ovocná muška), pozostatkový gén určuje úroveň rozvoja krídiel. Keď je tento gén zdedený od oboch rodičov, potomka bude predstavovať pozemné krídla a nemôže lietať.

Nebudú to však jediné účinky pozostatého génu. Tento gén je pleiotropický a jeho prítomnosť tiež vedie k zníženiu počtu vajíčok vo vaječníkoch mušiek. Modifikuje tiež počet a likvidáciu prasníc v hrudníku a znižuje životnosť tohto obdobia.

Pygmentácia a hluchota u mačiek

Gén, ktorý kóduje informácie o pigmentácii u mačiek, je pleiotropický gén. Z tohto.

Dokonca aj biele mačky, ktoré majú modré a žlté oko, sú hluché iba z ucha, ktoré je na rovnakej strane ako modré oko.

Pleiotropia u mačiek. Biela mačka s heterochromia. Zdroj: Wikimedia Commons.

Smažené perie kurčatá

U kurčiat dominantný gén vytvára účinok kučeravého peria. Tento gén ukázal, že má pleiotropný účinok, pretože vykazuje ďalšie fenotypové účinky: zvýšené rýchlosti metabolizmu, zvýšená telesná teplota, väčšia spotreba potravín.

Okrem toho kurčatá s týmto génom majú oneskorenie sexuálnej zrelosti a zníženie plodnosti.

U ľudí

Syndróm Marfan

Medzi príznakmi tohto syndrómu patrí: nezvyčajne vysoká veľkosť tela, progresívne srdcové poruchy, dislokácia kryštalického oka, pľúcne poruchy.

Všetky tieto príznaky priamo súvisia s mutáciou jedného génu. Tento gén, nazývaný FBN1, je pleiotropický, pretože jeho funkciou je kódovať glykoproteín, ktorý sa používa v spojivových tkanivách z rôznych častí tela.

Syndróm Holt-Oram

Pacienti v tomto syndróme majú anomálie v kosti Carpy a ďalších kostí predchádzajúcich končatín. Okrem toho má asi 3 zo 4 pacientov s týmto syndrómom problémy so srdcom.

Syndróm Nijmegen

Je charakterizované, že tí, ktorí s ňou trpia, majú mikrocefálie, imunodeficienciu, vývoj a náchylné poruchy s lymfatickou rakovinou a leukémiou.

Fenylcetonúria

Známy prípad pleiotropného účinku je spôsob spôsobený mutantnými alelami zodpovednými za fenylcetonúriu.

Fenylcetonúria, ochorenie metabolického charakteru, je spôsobená mutáciou jedného génu, ktorý kóduje enzým fenylalanínu hydroxylázu. Neaktívny mutantný enzým nie je schopný rozložiť aminokyselinový fenylalanín. Hromadením tohto organizmu je organizmus pod vplyvom alkoholu.

Účinok pozorovaný u nositeľov dvoch kópií mutovaného génu je preto viacnásobný (pleiotropický).

Príčinou choroby alebo syndrómu je nedostatok metabolickej aktivity, ktorá spôsobuje kožné erupcie, neurologické poruchy, mikrocefália, ľahkú kožu a modré oči (kvôli nedostatku generovania melanínu) atď., Rôznymi spôsobmi.

Môže vám slúžiť: Dominantná alela: Charakteristiky a príklady

Žiadny z génov, ktoré sa zúčastňujú na zmenenej demonštrácii týchto ďalších znakov.

Ostatné metabolické cesty

Je to veľmi bežné, v ktorom niekoľko enzýmov zdieľa alebo používa rovnaký kofaktor, aby bol aktívny. Tento kofaktor je konečným produktom spoločného pôsobenia niekoľkých ďalších proteínov, ktoré sa zúčastňujú na tejto biosyntetickej trase.

Ak sa mutácia generuje v niektorom z génov kódujúcich proteíny tejto cesty, kofaktor sa nevyskytne.

Tieto mutácie budú mať pleiotropický účinok, pretože žiadny z proteínov, ktoré závisia od aktívneho kofaktora, môže byť, hoci ich vlastné gény sú dokonale funkčné.

Molybdén

Napríklad v prokaryotoch aj v eukaryotoch je molybdén nevyhnutné pre fungovanie určitých enzýmov.

Molybdén, aby bol biologicky užitočný, musí byť komplexné pre inú organickú molekulu, produkt pôsobenia niekoľkých enzýmov v komplexnej metabolickej dráhe.

Akonáhle sa vytvorí tento vlastný kofaktor s molybdénom, všetky molybdoproteíny ho použijú na cvičenie svojej vlastnej funkcie.

Pleiotropný účinok na mutáciu, ktorá bráni syntéze moibdokofaktora, sa prejaví nielen v neprítomnosti tohto, ale aj pri strate enzymatickej aktivity všetkých molybdoenzýmov jednotlivého nosiča mutácie mutácie.

Laminopatie

Jadrový list je zložitá sieť vo vnútri jadra, dynamicky pripojená k jeho vnútornej membráne. Jadrová lamina reguluje architektúru jadra, rozdelenie medzi euchromatínom a heterochromatínom, genetickú expresiu, ako aj replikáciu DNA.

Jadrový list je tvorený niekoľkými proteínmi kolektívne známymi ako laminíny. Pretože ide o štrukturálne proteíny, s ktorými interaguje množstvo mnohých ďalších, akákoľvek mutácia, ktorá ovplyvňuje jej gény, bude mať pleiotropné účinky.

Pleiotropné účinky mutácií na laminínové gény sa prejavia ako choroby nazývané laminopatie.

To znamená, že laminopatia je pleiotropný prejav v dôsledku mutácií v génoch laminínov. Klinické prejavy laminopatie zahŕňajú, ale nie sú obmedzené na, progeria, emery-defuss svalovú dystrofiu a nekonečné ďalšie účinky viac.

Prepisové regulátory

Iné gény, ktorých mutácie vedú k množstvu rôznych pleiotropných účinkov, sú gény, ktoré kódujú transkripčné regulátory.

Sú to proteíny, ktoré špecificky kontrolujú génovú expresiu. Existujú ďalšie, ktoré sú všeobecnými regulačnými orgánmi prepisu. V každom prípade neprítomnosť týchto výrobkov určuje, že iné gény nie sú exprimované.

Mutácia, ktorá určuje neprítomnosť alebo poruchu všeobecného alebo špecifického transkripčného regulátora, bude mať na telo pleiotropné účinky, pretože pod jeho kontrolou nebude exprimovaný žiadny gén.

Pleiotropia a epigenetika

Objav mechanizmov zmeny v genetickej expresii, ktoré nezávisia od zmien v nukleotidovej sekvencii génov (epigenetika), obohatilo našu víziu pleiotropie.

Môže vám slúžiť: neúplná dominancia alebo polostroje

Jedným z najštudovanejších aspektov epigenetiky je pôsobenie endogénnych mikroarnov. Toto sú produkt transkripcie génov nazývaných mirvina.

Prepis génu mirvina Venuje RNA, ktorá po spracovaní pôsobí v cytoplazme ako malá inaktivujúca RNA.

Tieto ARN sa nazývajú malé tlmiče, pretože majú schopnosť dopĺňať sa s bielymi Arnsskými poslami. Aby som sa k nim pripojil, posol je degradovaný a postava nie je vyjadrená.

V niektorých prípadoch sa táto malá molekula môže pripojiť k viac ako inému poslovi, ktorý samozrejme dáva pleiotropický účinok.

Pleiotropia a starnutie

Vysvetlenie prírodných príčin starnutia by mohlo byť v účinku pleiotropných génov. Podľa hypotézy, ktorú vzniesol G. C. Williams, senescencia je dôsledkom toho, čo nazval Antagonistická pleiotropia.

Ak existujú gény, ktorých výrobky majú antagonistické účinky v rôznych štádiách života organizmu, potom by tieto gény mohli prispieť k starnutiu.

Ak sa priaznivé účinky prejavia pred reprodukciou a zhubné účinky, potom by ich uprednostňovali prirodzený výber. Ale inak by prirodzený výber pôsobil proti týmto génom.

Týmto spôsobom, ak sú gény skutočne pleiotropné, starnutie by bolo nevyhnutné, pretože prirodzený výber by vždy pôsobil v prospech génov, ktoré uprednostňujú reprodukciu.

Pleiotropia a špekulácia

Sympatrická špekulácia je typ špekulácie, ktorá sa vyskytuje bez geografických bariér medzi populáciami. Tento typ špekulácie je zjavne uprednostňovaný pleiotropickými mutáciami.

Modely matematickej simulácie vyvinuté Kondrashovom ukazuje, že reprodukčná izolácia medzi sympatickými populáciami sa môže vyskytnúť v dôsledku výskytu ekologicky dôležitých kvantitatívnych znakov pod rušivým výberom.

Tie isté modely naznačujú, že tieto vlastnosti musia súvisieť s pleiotropnými génmi. Ak sú zmeny spôsobené niekoľkými génmi, a nie pleiotropné, rekombinácia génov počas reprodukcie by zabránila špekulácii. Pleiotropia by sa vyhla rušivým účinkom rekombinácie.

Pleiotropia a adaptácia

Zem sa neustále mení. Organizmy sa musia neustále meniť, aby sa prispôsobili novým podmienkam. Tieto zmeny vedú k tomu, čo je známe ako evolúcia.

Mnoho autorov tvrdí, že vývoj vedie k zvyšujúcej sa zložitosti organizmov. Táto zložitosť môže byť morfologická, kde by sa konkrétny charakter mohol vyvíjať nezávisle od iného v špecifických podmienkach prostredia.

Keď sa však organizmy stávajú zložitejšími, ich schopnosť reagovať na zmeny sa stáva pomalšou. To sa nazýva „evolučné náklady na zložitosť“.

Matematické modely tvrdia, že úpravy v dôsledku zmien v pleiotropných génoch by boli evolučne lacnejšie ako tie, ktoré sú kvôli zmenám v znakoch kódovaných jednotlivými génmi.

Odkazy

1. Goodenough, u. W. (1984). Genetika. W. B. Saunders Co. Došlo.
2. Griffiths, a. J. F., Wessler, r., Carroll, s. B., Doebley, J. (2015). Úvod do genetickej analýzy. 
3. Vlk, i. (2008). Pleiotropia: Jeden gén môže náklonný viacero vlastností. Vzdelávanie v prírode.