Back to chapter

12.9:

الحجب الجيني

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Epistasis

Languages

Share

بالإضافة إلى أليلات متعددة،قد تتفاعل جينات مختلفة في مواقع مختلفة وتؤثر على أنماط ظاهرية مثل صبغة الفرو في ظاهرة تسمى الرعاف. على سبيل المثال،يتأثر لون الأرنب بجينات مختلفة،من بينها التيروزينات. ومن المثير للاهتمام،أن الحيوانات غير المصبوغة،والتي تبدو بيضاء تمامًا متجانسة للأليل المتحول المتنحي من التيروزيناز.في حين أن أولئك الذين يحملون أليل مهيمن لديهم معاطف ملونة. تم تأسيس هذا اللون جزئيًا بواسطة جين آخر يسمى البروتين المرتبط بالتيروزيناز،وهو اختصار TYRP1. هنا المتغير المهيمن يسبب الفراء الأسود بينما ينتج اللون البني أو الشوكولاته من الأليل المتنحي.تجاهل العوامل الأخرى المتورطة في الأرانب لون معطف غير متجانسة في هذين المكانين تظهر سوداء. وعندما يتزاوجون أي ذرية مع اثنين من أليلات التيروزيناز المتنحية سوف يكون لديهم فراء أبيض غير ملون بغض النظر عن عناصر TYRP1 الخاصة بهم،لأن قناع أليلات التيروزينات المتنحية يخفي أو يخفي لون الفرو البني أو الأسود الذي سيتم إنتاجه بطريقة أخرى. هذا مثال على الرواسب المتنحية حيث يكون تكوين التيروزينات معرفيًا عن TYRP1.من خلال تقييم التفاعلات المعرفية،يمكن للباحثين فهم كيف طورت الأنواع المختلفة ألوان المعطف لتلائم بيئات فريدة،وحتى تحديد ما إذا كانت الجينات تعمل في نفس المسار الخلوي.

12.9:

الحجب الجيني

بالإضافة إلى الأليلات المتعددة في نفس الموضع الذي يؤثر على الصفات ، فإن العديد من الجينات أو الأليلات في مواقع مختلفة قد تتفاعل وتؤثر على الأنماط الظاهرية في ظاهرة تسمى تفوق الجينات. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون فراء الأرانب أسوداً أو بنياً اعتماداً على ما إذا كان الحيوان مهيمناً متماثلاً أو متغاير الزيجوت في موضع TYRP1 ومع ذلك ، إذا كان الأرنب أيضاً متنحياً متماثلاً في موضع على جين التيروزينيز (TYR) ، فسيكون له معطف غير مظلل يظهر باللون الأبيض ، بغض النظر عن أليلات TYRP1 هذا مثال على تفوق الجينات المتنحية ويوضح أن معظم الأنظمة البيولوجية تتضمن العديد من العناصر الجينية التي تتفاعل بطرق متعددة ومعقدة.

تفوق الجينات

على الرغم من أن مندل اختار سبع سمات غير مرتبطة في البازلاء لدراسة الفصل الجيني ، فإن معظم السمات تتضمن تفاعلات جينية متعددة تخلق طيفاً من الأنماط الظاهرية. عندما يؤثر تفاعل الجينات أو الأليلات المختلفة في مواقع مختلفة على النمط الظاهري ، فإن هذا يسمى تفوق جيني. غالباً ما ينطوي التفوق الجيني على إخفاء أحد الجينات أو التدخل في التعبير عن الآخر (التفوق الجيني العدائي). غالباً ما يحدث التفوق الجيني عندما تكون الجينات المختلفة جزءاً من نفس المسار الكيميائي الحيوي. قد يعتمد انتاج الجين على منتج جيني في نفس المسار الكيميائي الحيوي.

التيروزينيز و TYRP1

أحد الأمثلة على النزف هو تصبغ الفراء في الأرانب. تؤثر العديد من الجينات على لون فرو الأرنب ، بما في ذلك واحد يسمى التيروزينيز (TYR). ستنتج الحيوانات المهيمنة متماثلة الزيجوت أو غير المتجانسة في موضع التيروزينيز معاطف ملونة ، بينما تطور الأرانب المتنحية متماثلة الزيجوت معاطف غير مصبوغة تظهر بيضاء. يتم أيضاً تحديد لون الفراء جزئياً بواسطة جين آخر يسمى البروتين المرتبط بالتيروزينيز ١ ، أو TYRP1. ينتج الأليل السائد فرواً أسود ، وينتج الأليل المتنحي فرواً بنياً أو شوكولاتة.

بغض النظر عن العوامل الأخرى المشاركة في لون المعطف ، فإن الأرانب متغايرة الزيجوت في كلا الموقعين سيكون لها فرو أسود. ومع ذلك ، فإن نسلهم الذي يرث اثنين من أليلات التيروزينيز المتنحية سيكون له فرو أبيض غير مصبوغ ، بغض النظر عن الأليلات TYRP1 التي يرثونها. هذا مثال على التفوق الجيني المتنحي لأن أليلات TYR المتنحية تخفي أو تتداخل مع إنتاج طبقة سوداء أو بنية اللون. في هذه الحالة ، يمثل TYR جين متفوق على TYRP1.

تعقيد التفاعلات الجينية

تسمح دراسة التفوق الجيني للباحثين بفهم كيفية تطوير الأنواع المختلفة لألوان طبقتها الخارجية لتناسب البيئات الفريدة. بشكل عام ، يساعد في تحديد العلاقة الوظيفية بين الجينات ، وترتيب الجينات في المسار ، وكيف تؤثر الأليلات المختلفة كمياً على الأنماط الظاهرية. على هذا النحو ، منذ إدخال مفهوم الإبستاس ، أصبح من الواضح بشكل متزايد أن معظم الأنظمة البيولوجية تتضمن العديد من العناصر الجينية التي تتفاعل مع بعضها البعض بطرق متعددة ومعقدة.

Suggested Reading

Polster, Robert, Christos J. Petropoulos, Sebastian Bonhoeffer, and Frédéric Guillaume. “Epistasis and Pleiotropy Affect the Modularity of the Genotype–Phenotype Map of Cross-Resistance in HIV-1.” Molecular Biology and Evolution 33, no. 12 (December 2016): 3213–25. [Source]

Hoekstra, H. E. “Genetics, Development and Evolution of Adaptive Pigmentation in Vertebrates.” Heredity 97, no. 3 (September 2006): 222–34. [Source]

Phillips, Patrick C. “Epistasis—the Essential Role of Gene Interactions in the Structure and Evolution of Genetic Systems.” Nature Reviews. Genetics 9, no. 11 (November 2008): 855–67. [Source]