Как объяснить, почему у гетерозиготных растений Mendel-подобного признака наблюдается неполная доминантность, и какие молекулярные механизмы могут лежать в основе промежуточной фенотипической реакции

8 Окт в 11:42
7 +1
0
Ответы
1

Кратко — неполная доминантность полусуммарный,«промежуточный»фенотипуAaполусуммарный, «промежуточный» фенотип у Aaполусуммарный,«промежуточный»фенотипуAa обычно возникает потому, что один функциональный аллель в гетерозиготе не обеспечивает того же «количества» функционального продукта или регуляции, что два рабочих аллеля у AA. Молекулярно это может быть дозозависимый эффект на биохимию клетки/ткани: половина количества фермента/транскрипционного фактора даёт промежуточный уровень метаболита/экспрессии и, как результат, промежуточный фенотип.

Конкретные механизмы спояснением,каконидаютпромежуточныйфенотипс пояснением, как они дают промежуточный фенотипспояснением,каконидаютпромежуточныйфенотип

Дозозависимая активность haploinsufficiency/количественныйэффектhaploinsufficiency / количественный эффектhaploinsufficiency/количественныйэффект

Один рабочий аллель даёт ≈50% мРНК/белка → суммарная активность фермента/фактора у Aa примерно средняя между AA и aa. Для многих признаков например,интенсивностьпигментациинапример, интенсивность пигментациинапример,интенсивностьпигментации это даёт явно промежуточный цвет.Особенно характерно для ферментных путей, где накопление конечного продукта прямо пропорционально суммарной активности «лимитирующего» фермента.

Кинетические/метаболические эффекты

Если скорость образования пигмента описывается Michaelis–Menten, уменьшение Vmax меньшеферментаменьше ферментаменьшефермента снижает концентрацию продукта. При слабой нелинейности выход будет промежуточным.В многокомпонентных путях эффект одного гена может быть распределён по всей цепочке, давая градуированный ответ.

Белок, состоящий из нескольких субъединиц

Если белок — гомомультимер димер,тетрамердимер, тетрамердимер,тетрамер и мутантный аллель даёт «нулевой» субъединичный продукт, то в гетерозиготе часть комплексов будет содержать мутантные субъединицы и иметь пониженную активность. При случайной сборке итоговая активность может оказаться промежуточной илиниже—вслучаедоминантно−негативногоэффектаили ниже — в случае доминантно-негативного эффектаилинижевслучаедоминантнонегативногоэффекта.

Частично функциональные лестворенныелестворенныелестворенные аллели

Аллель a не является полностью нулевым: он кодирует белок с пониженной активностью. В Aa суммарная активность — сумма частично работающего и нормального белка → промежуточный фенотип.

Регуляторные эффекты транскрипционные/эпигенетическиетранскрипционные/эпигенетическиетранскрипционные/эпигенетические

Разная сила промотора у аллелей: в гетерозиготе общий уровень транскрипции — между «сильной» и «слабой».Аллель-специфическая экспрессия ASEASEASE даёт средний уровень экспрессии.Эпигенетика метилирование,малыеРНКметилирование, малые РНКметилирование,малыеРНК может уменьшать экспрессию одного аллеля, давая градуированный ответ.

Клеточно-тканевой эффект смеськлеточныхавтмонономийсмесь клеточных автмонономийсмеськлеточныхавтмонономий

Если в гетерозиготе разные клетки экспрессируют разные аллели или их экспрессия варьирует, по сумме ткань/орган будет иметь промежуточный вид например,смешениесветлыхитёмныхклеток→средняяокрасканапример, смешение светлых и тёмных клеток → средняя окрасканапример,смешениесветлыхитёмныхклетоксредняяокраска.

Доминантно-негативный эффект, дающий частичную потерю функции

Иногда мутантный белок не полностью инактивирует комплексы, но снижает их эффективность; итог — промежуточная, а не полностью реципрокная реакция.

Примеры из растений

Классический пример — цвет рожка у Antirrhinum snapdragonsnapdragonsnapdragon: красный × белый → розовый. За цвет отвечает синтез пигмента; в гетерозиготе суммарная активность фермента ниже, чем у гомозиготы по доминантному аллелю.Много случаев окраски семян/плодов, где количество фермента пути антоцианов прямо определяет интенсивность окраски.

Как проверить механизм в конкретном случае экспериментыэкспериментыэксперименты

Измерить уровень мРНК по каждому аллелю аллель−специфическийRT‑qPCRилиRNA‑seqаллель-специфический RT‑qPCR или RNA‑seqаллельспецифическийRTqPCRилиRNAseq — чтобы проверить дозу транскрипта.Оценить количество белка и его активность вестерн−блот,ферментативныетестывестерн-блот, ферментативные тестывестернблот,ферментативныетесты.Измерить концентрации промежуточных и конечных метаболитов HPLC/LC‑MSHPLC/LC‑MSHPLC/LCMS.Проверить мультикомпонентность белка ко‑IP,нативныйPAGEко‑IP, нативный PAGEкоIP,нативныйPAGE — есть ли существенное влияние сборки на активность.Создать дозировку гена трансгенноевведениедополнительнойкопииилиRNAiдляснижениятрансгенное введение дополнительной копии или RNAi для снижениятрансгенноевведениедополнительнойкопииилиRNAiдляснижения — увидеть, как фенотип меняется с дозой.Локализовать экспрессию insitu,флюоресцентныерепортыin situ, флюоресцентные репортыinsitu,флюоресцентныерепорты — выяснить, однородна ли экспрессия по ткани или даёт смешение клеточных фенотипов.Тестировать активность промоторов репорт‑ассайрепорт‑ассайрепортассай для выявления регуляторных различий.

Короткий вывод
Неполная доминантность обычно отражает количественную, дозозависимую природу работы гена: один аллель даёт не «тот же» уровень продукта, что два, поэтому фенотип у Aa оказывается средним. Молекулярно это может быть просто уменьшенная экспрессия/активность, частичная функция аллеля, эффект на сборку много субъединичных комплексов, регуляторные механизмы или клеточная смесь экспрессий. Для выяснения точного механизма нужны измерения транскрипта, белка, активности и/или метаболитов и эксперименты с дозировкой гена.

8 Окт в 14:24
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир