معلومة

تباين الهيمنة على موضع واحد

تباين الهيمنة على موضع واحد


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كنت أقرأ كتاب "علم الوراثة وتحليل الصفات الكمية" من تأليف لينش والش. أنا كيف يتم تقسيم التباين المشترك بين شخصين مع IBD $ Theta $ إلى مجرد التباين الإضافي ومكون التباين المهيمن ، حتى في حالة $ 1 $ البسيطة.

هنا فهمي للنمذجة (لحالة أليل واحدة بسيطة):

بالنظر إلى القيمة الوراثية $ G_ {i، j} $ للمتوسط ​​$ 0 $، $ i، j in {0،1 } $ نجد الأرقام $ alpha_0 $ و $ alpha_1 $ لتقليل المربعات الصغرى مما يلي شكل $ mathbb {E} (G_ {i، j} - alpha_i- alpha_j) ^ 2 $ ، حيث يتجاوز التوقع عدد السكان.

نحدد بعد ذلك مصطلحات الخطأ في كل حالة على النحو التالي $ delta_ {i، j} = G_ {i، j} - alpha_i- alpha_j $. من الخصائص ، ينظر إليها على أنها دوال للمجتمع $ alpha_i $ مستقلة عن $ delta_ {i، j} $ ، وكلاهما يعني $ 0 $.

الادعاء الوارد في الكتاب هو أنه بالنظر إلى شخصين ، مع IBD $ Theta $ واحتمال أن يكون التركيب الوراثي يساوي $ Delta $ ، التباين المشترك للأنماط الجينية $ G_ {i، j} $ و $ G_ {k، l } $ مُعطى بواسطة ،

$$ text {cov} (G_ {i، j}، G_ {k، l}) = 2 Theta sigma_A ^ 2 + Delta sigma_D ^ 2، $$

حيث $ sigma_A ^ 2 = text {Var} ( alpha_i) $ و $ sigma_D ^ 2 = text {Var} ( delta_ {i، j}) $.

توسيع LHS للتعبير ، مما يوضح أن $ mathbb {E} [( alpha_i + alpha_j) ( alpha_k + alpha_l)] = Theta sigma_A ^ 2 $ سهل للغاية. يبدو أيضًا أنه يتبع من أن المصطلحات $ mathbb {E} [( alpha_i + alpha_j) delta_ {k، l}] = 0 $ من استقلالية الأخطاء عن $ alpha $.

عند تحليل $ mathbb {E} [ delta_ {i، j} delta_ {k، l}] $ ، نرى أنه إذا تساوى كلا النمطين الجيني ، والذي يحدث مع الاحتمال $ Delta $ ، فسيقل هذا إلى $ sigma_D ^ 2 دولار. هذا يعطينا المصطلح $ Theta sigma_D ^ 2 $. علاوة على ذلك ، إذا كان كل من $ i و j $ و $ k و l $ ليسا IBD فإن التغاير هو $ 0 $. ومع ذلك ، عندما يكون أحد الأليلين هو IBD ، فليس من الواضح لي أن هذا التباين سيظل 0 دولار.

يبدو أن الكتاب يدعي أنه ما لم يكن كلا الأليلين IBD ، فإن $ delta_ {i، j} $ و $ delta_ {k، l} $ مستقلان. لا أفهم لماذا هذا هو الحال. هل أفتقد أي شيء هنا؟ أنا أقدر أي مساعدة كتبت في هذا.


يبدو أنني أستطيع حل السؤال. ما أفهمه هو على النحو التالي.

لنفترض أن $ (X_1، Y_1) $، $ (X_2، Y_2) $ (يتوافق مع $ i، j $ و $ k، l $ في السؤال) هي الأنماط الجينية لشخصين في مكان ما. نحن نفترض أن أيا من الأفراد لا يتم تربيته. في هذه الحالة ، حدد ، begin {align *} Delta_7 & = text {Pr} ( text {كلا الأليلين $ {X_1 ، Y_1 } $ و $ {X_2 ، Y_2 } $ IBD}) ، Delta_8 & = text {Pr} ( text {بالضبط زوج أليل واحد من الأزواج الأربعة هو IBD}) ، Delta_9 & = text {Pr} ( text {No IBD بين الشخصين}). end {align *} $ Delta_7 $، $ Delta_8 $ و $ Delta_9 $ محسوبة من النسب. على سبيل المثال ، بالنسبة للأشقاء غير التوأم ، $ Delta_7 = frac {1} {4} $، $ Delta_8 = frac {1} {2} $، $ Delta_9 = frac {1} {4} $ .

نلاحظ أن معامل IBD (يُسمى أيضًا معامل القرابة) $ Theta $ هو begin {align *} Theta = frac {1} {2} Delta_7 + frac {1} {4} Delta_8. end {align *} أيضًا معامل الأخوة $ Delta = Delta_7 $. وبالتالي ، فإن التباين بين القيمة الوراثية لشخصين يتم الحصول عليه من خلال begin {align *} mathbb {E} [G (X_1، Y_1) G (X_2، Y_2)] = & Delta_7 mathbb {E} [G (X_1، Y_1) G (X_2، Y_2) | text {both IBD}] + & Delta_8 mathbb {E} [G (X_1، Y_1) G (X_2، Y_2) | text {one IBD}] + Delta_9 mathbb {E} [G (X_1، Y_1) G (X_2، Y_2) | text {no IBD}]. النهاية {محاذاة *}

لاحظ كذلك أن start {align *} mathbb {E} [G (X_1، Y_1) G (X_2، Y_2) | text {both IBD}] & = mathbb {E} [G ^ 2 (X_1، Y_1)]، & = sigma_A ^ 2 + sigma_D ^ 2. النهاية {محاذاة *}

ابدأ {محاذاة *} mathbb {E} [G (X_1، Y_1) G (X_2، Y_2) | text {no IBD}] & = mathbb {E} [G (X_1، Y_1)] mathbb {E} [G (X_2، Y_2)]، & = 0. النهاية {محاذاة *}

ابدأ {محاذاة *} mathbb {E} [G (X_1، Y_1) G (X_2، Y_2) | text {one IBD}] & = mathbb {E} [( alpha (X) + alpha (Y_1) + delta (X، Y_1)) ( alpha (X) + alpha (Y_2) + delta (X، Y_2))]، & = mathbb {E} [ alpha ^ 2 (X)] + 2 mathbb {E} ( alpha (X) delta (X، Y_1)) + mathbb {E} [ delta (X، Y_1) delta (X، Y_2)]، & = frac {1} {2} sigma_A ^ 2 + 2 mathbb {E} [ alpha (X) mathbb {E} [ delta (X، Y_1) | X]] + mathbb {E} [ mathbb {E} [ delta (X، Y_1) | X] mathbb {E} [ delta (X، Y_2) | X]] ، & = frac {1} {2} sigma_A ^ 2. النهاية {محاذاة *}

وبالتالي لدينا ذلك ، start {align *} mathbb {E} [G (X_1، Y_1) G (X_2، Y_2)] = & left ( frac {1} {2} Delta_7 + frac {1 } {4} Delta_8 right) 2 sigma_A ^ 2 + Delta_7 sigma_D ^ 2، & = 2 Theta sigma_A ^ 2 + Delta sigma_D ^ 2، end {align *} وهو ادعى.


يمكن للتأثيرات غير المتجانسة في مكان واحد والهيمنة من خلال تفاعلات الهيمنة أن تفسر بشكل كاف الأساس الجيني للتغاير في هجين أرز النخبة

تم التحقيق في الأساس الجيني للتغاير لنخبة الأرز المهجنة باستخدام مجموعة "F (2) الخالدة" الناتجة عن التزاوج العشوائي لـ 240 سلالة فطرية مؤتلفة من تهجين بين والدي Shanyou 63 ، الهجين الأكثر انتشارًا في الصين . تم الحصول على قياسات التغاير للهجن في مجموعة F (2) الخالدة من التجارب الميدانية المكررة على مدى عامين عن طريق زرع الهجينة مع السلالات الأبوية المؤتلفة. أجريت التحليلات باستخدام خريطة الربط التي تضم 231 موقعًا للعلامة الجزيئية الفاصلة تغطي جينوم الأرز بأكمله. تم الكشف عن تأثيرات غير متجانسة في 33 موقعًا للسمات الأربع مع رسم الخرائط الفاصل الزمني المركب المعدل. أظهر الموقع غير المتغاير تداخلًا قليلاً مع مواضع السمات الكمية لأداء السمات ، مما يشير إلى أن التغاير وأداء السمات قد يكون مشروطًا بمجموعات مختلفة من المواقع. تم حل أعداد كبيرة من التفاعلات ثنائية المنشأ باستخدام ANOVA ثنائية الاتجاه وأكدتها اختبارات التوزيع العشوائي. ساهمت جميع أنواع التأثيرات الجينية ، بما في ذلك السيادة الجزئية والكاملة والمفرطة على مستوى الموضع الفردي وجميع الأشكال الثلاثة للتفاعلات الجينية (مضافة بواسطة مادة مضافة ، مضافة بالهيمنة ، والسيطرة عن طريق الهيمنة) ، في التغاير في F الخالد ( 2) السكان ، مما يشير إلى أن هذه المكونات الجينية لم تكن متنافية في الأساس الجيني للتغاير. يمكن للتأثيرات غير المتجانسة على مستوى الموضع الفردي ، بالاقتران مع المزايا الهامشية للزيجوت المتغاير المزدوج الناجم عن الهيمنة عن طريق تفاعل الهيمنة على مستوى الموضعين ، أن تفسر بشكل كاف الأساس الجيني للتغاير في Shanyou 63. قد تساعد هذه النتائج في التوفيق بين- نقاش طويل حول الأساس الجيني لتغاير.


التباين الجيني المهيمن وزواج الأقارب في المجموعات الطبيعية

من المفترض أن التباين الجيني السائد يساهم قليلاً في التنبؤ بالتغير التطوري في السمات متعددة الجينات. يعتمد هذا على افتراض أن التجمعات السكانية كبيرة ، ومشتركة ، وتزاوج عشوائي. ومع ذلك ، فإن السياقات البيئية لمعظم المجموعات البرية التي تمت دراستها حتى الآن تنتهك واحدًا ، إن لم يكن عدة ، من هذه الافتراضات ، والانتشار الواسع لتزاوج الأقارب واكتئاب زواج الأقارب للسمات المظهرية واللياقة يشير إلى أن التأثيرات الجينية المهيمنة منتشرة في كل مكان. يستعرض هذا الفصل ما تمثله السيادة الجينية على مستوى موضع واحد وكيف يساهم ذلك في تباين النمط الظاهري ويناقش كيفية تقدير تباين السيادة مع التركيز على المضاعفات التي تنشأ في العشائر البرية ومع زواج الأقارب. بعد ذلك ، تتم مراجعة التقديرات التجريبية للتباين المهيمن. نظرًا لعدم وجود تقديرات لتباين السيادة في البرية (باستثناء البشر) ، يتم فحص المجموعات المختبرية والزراعية ، ويتضح أن تباين السيادة هو مساهم رئيسي في تباين النمط الظاهري وفي بعض الحالات يساهم بقدر التباين الوراثي الإضافي. يناقش هذا الفصل أيضًا كيف يؤثر زواج الأقارب والهيمنة على التنبؤات بالتغير التطوري ، وينتهي بمراجعة بعض الأسئلة التجريبية التي تعتبر الهيمنة الجينية كمية مهمة في حد ذاتها. في هذا الفصل ، يُقال أن التباين المهيمن قد تم تجاهله لفترة طويلة جدًا ، وقد يعيق القدرة على التنبؤ بالتغير التطوري ، ويمكن أن يكون مساهمًا رئيسيًا في التباين الظاهري ، ومن المثير للاهتمام الدراسة في حد ذاته ، ويوفر العديد من سبل البحث ليتم تناولها من خلال الدراسة التجريبية.

تتطلب منحة أكسفورد عبر الإنترنت اشتراكًا أو شراءًا للوصول إلى النص الكامل للكتب داخل الخدمة. ومع ذلك ، يمكن للمستخدمين العموميين البحث في الموقع بحرية وعرض الملخصات والكلمات الرئيسية لكل كتاب وفصل.

يرجى الاشتراك أو تسجيل الدخول للوصول إلى محتوى النص الكامل.

إذا كنت تعتقد أنه يجب أن يكون لديك حق الوصول إلى هذا العنوان ، فيرجى الاتصال بأمين المكتبة.

لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها ، يرجى مراجعة الأسئلة الشائعة ، وإذا لم تتمكن من العثور على الإجابة هناك ، فيرجى الاتصال بنا.


رموز الانضمام

الانضمامات الأولية

أرشيف النوكليوتيدات الأوروبية

ودائع البيانات

تم إيداع تفاصيل SNPs المستخدمة في الدراسة في dbSNP (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/) تحت أرقام الانضمام ss1867919552-ss1868858426 ، وتم إيداع بيانات إعادة التسلسل في تسلسل النيوكليوتيدات EMBL قاعدة البيانات (أرشيف النوكليوتيدات الأوروبية) تحت رقم الانضمام PRJEB10744. تتوفر بيانات النمط الجيني SNP والنمط الظاهري ومعلومات تسلسل الحمض النووي التفصيلية لمناطق الجينات الرئيسية المرشحة في Dryad (http://dx.doi.org/10.5061/dryad.23h4q).


المواد والأساليب

المواد النباتية

في الأخطبوط المزروع F.×أناناسا، مجموعة F1 زائفة كاملة الأشقاء تم الحصول عليها من تهجين بين مجموعة Capitola والنمط الجيني CF1116 (CireF_1116) الموصوف سابقًا بواسطة Lerceteau-Köhler وآخرون. (2003) تم استخدامه. يعرض الوالدان Capitola و CF1116 سلوكيات PF و SF ، على التوالي (الشكل 1 أ). لوحظ فصل السكان بالإضافة إلى الخطوط الأبوية من 2002 إلى 2007 تحت إنتاج النفق (الجدول 1).

تحليلات لمجتمع F1 الزائف الكامل للفصل بين سمات PF و RU. تم الحصول على بيانات النمط الظاهري من عام 2002 إلى عام 2007 ، باستثناء عام 2006. وفقًا للسنة ، تمت دراسة واحد إلى أربعة نباتات لكل نمط وراثي. في عام 2003 ، تم تنفيذ الرموز مرتين ، في أول غرس للعائلة المنفصلة (سميت 2003) وفي الزراعة الثانية في 2003 (سميت 2003 ب).

سنة المراقبة . 2002 . 2003 . 2003 ب . 2004 . 2005 . 2007 .
السمة المدروسة:
الإزهار الدائم (PF) PF-2002 PF-2003 PF-2003b PF-2004 PF-2005 PF-2007
عداء (RU) RU-2002 RU-2003 RU-2005
عدد النباتات في التركيب الوراثي 1 1 4 4 3 3
سنة المراقبة . 2002 . 2003 . 2003 ب . 2004 . 2005 . 2007 .
السمة المدروسة:
الإزهار الدائم (PF) PF-2002 PF-2003 PF-2003b PF-2004 PF-2005 PF-2007
عداء (RU) RU-2002 RU-2003 RU-2005
عدد النباتات في التركيب الوراثي 1 1 4 4 3 3

تحليلات لمجتمع F1 الزائف الكامل للفصل بين سمات PF و RU. تم الحصول على بيانات النمط الظاهري من عام 2002 إلى عام 2007 ، باستثناء عام 2006. ووفقًا لهذا العام ، تمت دراسة من واحد إلى أربعة نباتات لكل نمط وراثي. في عام 2003 ، تم تنفيذ الرموز مرتين ، في أول غرس للعائلة المنفصلة (سميت 2003) وفي الزراعة الثانية في 2003 (سميت 2003 ب).

سنة المراقبة . 2002 . 2003 . 2003 ب . 2004 . 2005 . 2007 .
السمة المدروسة:
الإزهار الدائم (PF) PF-2002 PF-2003 PF-2003b PF-2004 PF-2005 PF-2007
عداء (RU) RU-2002 RU-2003 RU-2005
عدد النباتات في التركيب الوراثي 1 1 4 4 3 3
سنة المراقبة . 2002 . 2003 . 2003 ب . 2004 . 2005 . 2007 .
السمة المدروسة:
الإزهار الدائم (PF) PF-2002 PF-2003 PF-2003b PF-2004 PF-2005 PF-2007
عداء (RU) RU-2002 RU-2003 RU-2005
عدد النباتات في التركيب الوراثي 1 1 4 4 3 3

التنميط الظاهري

تم تقييم الإزهار وظهور رئد أولي على الوالدين Capitola و CF1116 خلال موسم إنتاج واحد (من أبريل إلى أكتوبر) عن طريق حساب الأعضاء الناشئة حديثًا كل أسبوعين أو ثلاثة أسابيع. بالنسبة للسكان المنفصلين وأولياء أمورهم ، تم تقييم سمة PF على أنها عدد النورات الناشئة حديثًا من نهاية مايو إلى بداية أغسطس ، في حين تم تقييم RU على أنه العدد الإجمالي للكرات الأولية التي تم حسابها في الصيف. تم تنفيذ هذه التدابير على مدى 6 و 3 سنوات ، على التوالي (الجدول 1).

تحليل البيانات

بالنسبة للوالدين والنسل ، تم حساب المتوسط ​​والانحراف المعياري للنورات الناشئة حديثًا وأرقام رئد الأولية لكل سنة من الملاحظة. تم إجراء مقارنات زوجية بين أولياء الأمور باستخدام Student ر-اختبار (ص & lt0.05) لمتوسط ​​عدد النورات والأعمدة الأولية. بالنسبة إلى السمتين PF و RU ، ولكل سنة من الملاحظة ، تم تقييم التأثير الجيني داخل النسل ، والوراثة بالمعنى الواسع ، وتحديد السمة المتعدية كما هو موضح سابقًا بواسطة Lerceteau-Köhler وآخرون. (2012). تم حساب معاملات ارتباط سبيرمان لقيم السمات المختلفة ، سواء بين السنوات أو خلالها (PROC CORR SAS).

تم تقييم PF كصفة مندلية عن طريق تجميع عدد النورات الناشئة حديثًا في فئتين ، PF و SF (الشكل 2A). تم اختبار نسبة الفصل 1: 1 (PF: SF) لمجتمع الفصل من أجل ملاءمة الملاءمة للنسبة النظرية للفرضية القائلة بأن موضعًا مهيمنًا يتحكم في سمة PF (اختبار χ 2).

التوزيع التكراري للنورات التي ظهرت حديثًا (A) و stolons الأولية (B) في Capitola × CF1116 التي تفصل السكان. القيم هي الوسيلة المعدلة. تتم الإشارة إلى القيم المظهرية للوالدين ، Capitola و CF1116 ، بواسطة الأسهم. تم اعتبار كل نمط وراثي يقدم أقل من ثلاثة أو أكثر من أربعة أزهار ظهرت حديثًا على أنها SF أو PF ، على التوالي.

التوزيع التكراري للنورات التي ظهرت حديثًا (A) و stolons الأولية (B) في Capitola × CF1116 التي تفصل السكان. القيم هي الوسيلة المعدلة. تتم الإشارة إلى القيم المظهرية للوالدين ، Capitola و CF1116 ، بواسطة الأسهم. تم اعتبار كل نمط وراثي يقدم أقل من ثلاثة أو أكثر من أربعة أزهار ظهرت حديثًا على أنها SF أو PF ، على التوالي.

الخرائط الجينية وكشف QTL

بالنسبة لسكان الأخطبوط ، تم تطوير الخرائط الجينية للإناث والذكور مسبقًا باستخدام البيانات التي تم الحصول عليها من التقاطع Capitola × CF1116 (Rousseau-Gueutin وآخرون. ، 2008 Lerceteau-Köhler وآخرون. ، 2012). تم تعيين سمة PF كعلامة مندلية المسماة FaPF. تم إجراء اكتشاف QTL عن طريق رسم خرائط الفاصل الزمني المركب باستخدام برنامج QTL Cartographer (Basten وآخرون. ، 1997) كما وصفها Lerceteau-Köhler وآخرون. (2012) باستثناء أن لوغاريتم عتبات الاحتمالات (LOD) يتوافق مع مستوى أهمية الجينوم على مستوى α = 0.05.


تباين الهيمنة على مكان واحد - علم الأحياء

بالنسبة للسمات البشرية المعقدة ، تم استدعاء التنوع الجيني غير الإضافي لشرح "فقدان الوراثة" ، ولكن غالبًا ما يتم إهمال اكتشافه في دراسات الارتباط على مستوى الجينوم. نقترح هنا طريقة لاستخدام بيانات SNP لتقسيم وتقدير نسبة التباين الظاهري المنسوب إلى التباين الوراثي الإضافي والهيمنة في جميع SNPs (h SNP 2 و δ SNP 2) في الأفراد غير المرتبطين بناءً على نموذج متعامد حيث تقدير h SNP 2 مستقل عن δ SNP 2. باستخدام هذه الطريقة ، قمنا بتحليل 79 سمة كمية في 6715 من الأمريكيين الأوروبيين غير المرتبطين. كان تقدير δ S N P 2 المتوسط ​​عبر جميع الصفات الكمية البالغ عددها 79 0.03 ، تقريبًا خمس ذلك بالنسبة للتغير الإضافي (متوسط ​​h S N P 2 = 0.15). كان هناك عدد قليل من السمات التي أظهرت تقديرات كبيرة لـ δ S N P 2 ، ولم يتم تكرار أي منها في عينة أكبر من 11965 فردًا. أجرينا كذلك تحليلات الارتباط على مستوى الجينوم لـ 79 سمة كمية واكتشفنا تعدد الأشكال مع تأثيرات هيمنة كبيرة على مستوى الجينوم فقط في ABO موضع العامل الثامن وعامل فون ويلبراند. تشير كل هذه النتائج إلى أن تباين الهيمنة في تعدد الأشكال المشترك لا يفسر سوى جزء صغير من اختلاف النمط الظاهري للسمات البشرية المعقدة ولا يساهم إلا قليلاً في مشكلة التوريث الضيق المفقودة.


نهاية أسئلة مراجعة الفصل

عندما يتفاعل منتج جين lacZ ، بيتا غالاكتوزيداز ، مع الركيزة X-Gal على أجار LB ، تتحول المستعمرات إلى اللون الأزرق.

تفسير:
تشير الخرائط الجينية إلى الموضع النسبي للجينات لأنها تتماشى مع الكروموسوم ، ولكنها لا تعطي معلومات عن المسافة بين الجينات
تعتمد الخرائط الفيزيائية على تسلسل الكروموسوم وتعطي معلومات عن جميع الأزواج الأساسية ولكنها قد لا تعطي معلومات عن أزواج القواعد التي هي جينات

ما هي السمة الأفضل استجابة للانتقاء الاصطناعي من قبل المزارع؟ ج: لون الصدف (59/112 = .53)

تفسير:
- يتم تحضين قالب الحمض النووي باستخدام البادئات والنيوكليوتيدات والبوليميراز القابل للحرارة في محلول مع أيونات Mg2 + Mg2 + (مطلوبة لنشاط البوليميراز).

-تفاعل PCR:
-هناك خطوة تمسخ أولية عند 95 درجة مئوية ثم يتم تدوير الخطوات التالية 25-30 مرة.

1) 95 درجة مئوية - وقت التمسخ - لتوليد ssDNA
2) 55 درجة مئوية - وقت التلدين - ترتبط البادئات بالمناطق التكميلية لقالب الحمض النووي
3) 68 درجة مئوية - وقت التمديد - يقوم البوليميراز بتمديد البادئات لتشكيل dsDNA.

- تعتمد أوقات الحضانة على حجم الحمض النووي الذي يتم نسخه.

- بعد 25-30 دورة ، هناك خطوة تمديد نهائية عند 68 درجة مئوية لضمان أن البوليميراز يكمل تمديد جميع خيوط الحمض النووي.


محتويات

تم تقديم مفهوم الهيمنة بواسطة جريجور يوهان مندل. على الرغم من أن مندل ، "أبو علم الوراثة" ، استخدم المصطلح لأول مرة في ستينيات القرن التاسع عشر ، إلا أنه لم يكن معروفًا على نطاق واسع حتى أوائل القرن العشرين. لاحظ مندل أنه بالنسبة لمجموعة متنوعة من سمات البازلاء التي لها علاقة بظهور البذور ، وقرون البذور ، والنباتات ، كان هناك نمطين مختلفين ، مثل البذور المستديرة مقابل البذور المجعدة ، والبذور الصفراء مقابل البذور الخضراء ، والحمراء مقابل الزهور البيضاء أو طويل القامة مقابل نباتات قصيرة. عندما يتم تربيتها بشكل منفصل ، تنتج النباتات دائمًا نفس الصفات الظاهرية ، جيلًا بعد جيل. ومع ذلك ، عندما تم تهجين سلالات ذات أنماط ظاهرية مختلفة (تهجين) ، ظهر واحد فقط من الصفات الأبوية في النسل (أخضر ، أو دائري ، أو أحمر ، أو طويل). ومع ذلك ، عندما تم تهجين هذه النباتات الهجينة ، أظهرت النبتات النسل طرزين ظاهريين أصليين ، بنسبة مميزة 3: 1 ، والنمط الظاهري الأكثر شيوعًا هو نباتات الأبوين الهجينة. استنتج مندل أن كل والد في التهجين الأول كان متماثل الزيجوت لأليلات مختلفة (أحد الوالدين AA والآخر أأ) ، وأن كل منهما ساهم بأليل واحد في النسل ، ونتيجة لذلك كانت كل هذه الهجينة متغايرة الزيجوت (Aa) ، و أن أحد الأليلين الموجودين في الهجين الهجين يهيمن على التعبير عن الآخر: أ مقنع أ. سيؤدي التهجين الأخير بين اثنين من الزيجوت المتغايرة (Aa X Aa) إلى إنتاج ذرية AA و Aa و aa في نسبة التركيب الوراثي 1: 2: 1 مع ظهور أول فئتين على النمط الظاهري (A) ، والأخير يظهر النمط الظاهري (أ) ، وبالتالي إنتاج نسبة النمط الظاهري 3: 1.

لم يستخدم مندل مصطلحات الجين ، والأليل ، والنمط الظاهري ، والنمط الجيني ، والزيجوت المتماثل ، والزيجوت المتغاير ، وكلها تم تقديمها لاحقًا. لقد قدم تدوين الأحرف الكبيرة والصغيرة للأليلات السائدة والمتنحية ، على التوالي ، التي لا تزال مستخدمة حتى اليوم.

في عام 1928 ، اقترح عالم الوراثة السكانية البريطاني رونالد فيشر أن الهيمنة تعمل على أساس الانتقاء الطبيعي من خلال مساهمة الجينات المعدلة. في عام 1929 ، استجاب عالم الوراثة الأمريكي سيوال رايت بالقول إن الهيمنة هي ببساطة نتيجة فسيولوجية لمسارات التمثيل الغذائي والضرورة النسبية للجين المعني. أصبح تفسير رايت حقيقة ثابتة في علم الوراثة ، وانتهى النقاش إلى حد كبير. ومع ذلك ، قد تتأثر هيمنتها ببعض السمات بآليات التطور. [4] [5] [6]

تحرير الكروموسومات والجينات والأليلات

تحتوي معظم الحيوانات وبعض النباتات على كروموسومات مقترنة ، وتوصف بأنها ثنائية الصبغيات. لديهم نسختان من كل كروموسوم ، أحدهما يساهم به بويضة الأم ، والآخر من خلال الحيوانات المنوية للأب ، والمعروفة باسم الأمشاج ، والتي توصف بأنها أحادية العدد ، ويتم تكوينها من خلال الانقسام الاختزالي. ثم تندمج هذه الأمشاج أثناء الإخصاب أثناء التكاثر الجنسي ، في خلية زيجوت أحادية الخلية الجديدة ، والتي تنقسم عدة مرات ، مما ينتج عنه كائن حي جديد له نفس عدد أزواج الكروموسومات في كل خلية (غير مشيمية) مثل الوالدين.

كل كروموسوم للزوج المطابق (المتماثل) مشابه هيكليًا للآخر ، وله تسلسل DNA مشابه جدًا (موضع ، موضع مفرد). يعمل الحمض النووي في كل كروموسوم كسلسلة من الجينات المنفصلة التي تؤثر على السمات المختلفة. وبالتالي ، فإن كل جين له أيضًا متماثل مطابق ، والذي قد يكون موجودًا في إصدارات مختلفة تسمى الأليلات. قد تكون الأليلات الموجودة في نفس المكان على الكروموسومين المتماثلين متطابقة أو مختلفة.

يتم تحديد فصيلة دم الإنسان عن طريق الجين الذي ينتج فصيلة الدم A أو B أو AB أو O ويقع في الذراع الطويلة للكروموسوم التاسع. هناك ثلاثة أليلات مختلفة يمكن أن تكون موجودة في هذا المكان ، ولكن يمكن أن يوجد اثنان فقط في أي فرد ، واحد موروث من والدته والآخر من والدهم. [7]

إذا كان أليلين من جين معين متطابقين ، فإن الكائن الحي يسمى متماثل الزيجوت ويقال إنه متماثل الزيجوت فيما يتعلق بهذا الجين إذا كان الأليلين مختلفين بدلاً من ذلك ، فإن الكائن الحي هو متغاير الزيجوت ومتغاير الزيجوت. يسمى التركيب الجيني للكائن الحي ، سواء في مكان واحد أو على جميع جيناته مجتمعة ، بالنمط الجيني الخاص به. يؤثر النمط الجيني للكائن ، بشكل مباشر وغير مباشر ، على سماته الجزيئية والفيزيائية وغيرها ، والتي تسمى بشكل فردي أو جماعي النمط الظاهري. في مواضع الجين غير المتجانسة ، يتفاعل الأليلين لإنتاج النمط الظاهري.

تحرير الهيمنة الكاملة

في حالة الهيمنة الكاملة ، يخفي تأثير أليل واحد في التركيب الوراثي متغاير الزيجوت تأثير الآخر تمامًا. يقال أن الأليل الذي يخفي الآخر مهيمن إلى الأخير ، ويقال أن الأليل المقنع الصفة الوراثية النادرة إلى السابق. [8] وبالتالي ، فإن الهيمنة الكاملة تعني أن النمط الظاهري للزيجوت المتغاير لا يمكن تمييزه عن نمط الزيجوت المتماثل السائد.

المثال الكلاسيكي للهيمنة هو وراثة شكل البذور (شكل حبة البازلاء) في البازلاء. قد تكون البازلاء مستديرة (مرتبطة بالأليل ر) أو متجعد (مرتبط بأليل ص). في هذه الحالة ، هناك ثلاث مجموعات من الأليلات (الأنماط الجينية) ممكنة: RR و ص ص متماثلة اللواقح و ص متغاير الزيجوت. ال RR الأفراد لديهم جولة البازلاء و ص ص تجعد الأفراد البازلاء. في ص الأفراد ر الأليل يخفي وجود ص الأليل ، لذلك يمتلك هؤلاء الأفراد أيضًا بازلاء مستديرة. وهكذا ، أليل ر مهيمن تمامًا على الأليل ص، والأليل ص هو متنحي للأليل ر.

تحرير الهيمنة غير المكتملة

هيمنة غير كاملة (تسمى أيضًا هيمنة جزئية, شبه هيمنة أو الميراث الوسيط) يحدث عندما يكون النمط الظاهري للنمط الجيني متغاير الزيجوت مختلفًا عن الأنماط الظاهرية للأنماط الجينية متماثلة اللواقح وغالبًا ما تكون وسيطة. على سبيل المثال ، يكون لون زهرة أنف العجل متماثل الزيجوت إما باللون الأحمر أو الأبيض. عندما تقترن الزهرة الحمراء المتماثلة اللواقح بالزهرة البيضاء المتماثلة اللواقح ، ينتج عن ذلك زهرة آنف العجل الوردية. أنف العجل الوردي هو نتيجة هيمنة غير مكتملة. تم العثور على نوع مشابه من الهيمنة غير المكتملة في نبات الساعة الرابعة حيث يتم إنتاج اللون الوردي عندما يتم عبور الوالدين الحقيقيين للزهور البيضاء والحمراء. في علم الوراثة الكمي ، حيث يتم قياس الأنماط الظاهرية ومعالجتها عدديًا ، إذا كان النمط الظاهري للزيجوت المتغاير هو بالضبط بين (عدديًا) النمط الظاهري للزيجوت المتماثل ، يُقال أن النمط الظاهري يظهر لا هيمنة على الإطلاق ، أي أن الهيمنة توجد فقط عندما يكون مقياس النمط الظاهري للزيجوت المتغاير أقرب إلى متماثل الزيجوت من الآخر.

عندما تكون نباتات F1 جيل التلقيح الذاتي ، والنسبة المظهرية والجينية من F2 سيكون الجيل 1: 2: 1 (أحمر: وردي: أبيض). [9]

تحرير الهيمنة المشتركة

الهيمنة المشتركة يحدث عندما تكون مساهمات كلا الأليلين مرئية في النمط الظاهري.

على سبيل المثال ، في نظام فصيلة الدم ABO ، يتم التحكم في التعديلات الكيميائية لبروتين سكري (مستضد H) على أسطح خلايا الدم بواسطة ثلاثة أليلات ، اثنان منها مسيطران على بعضهما البعض (I ل , أنا ب ) والمهيمنة على المتنحية أنا في مكان ABO. ال I ل و أنا ب الأليلات تنتج تعديلات مختلفة. الإنزيم المشفر لـ I ل يضيف N-acetylgalactosamine إلى مستضد H المرتبط بالغشاء. ال أنا ب يضيف الإنزيم الجالاكتوز. ال أنا الأليل لا ينتج عنه أي تعديل. وهكذا I ل و أنا ب الأليلات هي المسيطرة على كل أنا (أنا أ أنا أ و أنا أ كلاهما لديه دم من النوع أ ، و أنا ب ، ب و أنا ب ط كلاهما لديه دم من النوع B) ، لكن أنا أ أ ب الأفراد لديهم كلا التعديلين على خلايا الدم وبالتالي يكون لديهم نوع الدم AB ، لذلك فإن I ل و أنا ب يقال أن الأليلات هي المسيطرة المشتركة.

مثال آخر يحدث في موضع مكون بيتا-غلوبين للهيموجلوبين ، حيث توجد ثلاثة أنماط ظاهرية جزيئية Hb A / Hb A , Hb A / Hb S ، و Hb S / Hb S كلها يمكن تمييزها عن طريق الرحلان الكهربي للبروتين. (تسمى الحالة الطبية التي ينتجها النمط الجيني متغاير الزيجوت سمة الخلية المنجلية وهي حالة أكثر اعتدالًا يمكن تمييزها عن فقر الدم المنجلي، وهكذا تظهر الأليلات سيادة غير تامة فيما يتعلق بفقر الدم ، انظر أعلاه). بالنسبة لمعظم مواضع الجينات على المستوى الجزيئي ، يتم التعبير عن كلا الأليلين بشكل مشترك ، لأن كلاهما يتم نسخهما إلى RNA.

الهيمنة المشتركة ، حيث تتعايش المنتجات الأليلية في النمط الظاهري ، تختلف عن السيادة غير الكاملة ، حيث ينتج التفاعل الكمي لمنتجات الأليل صفة وسيطة. على سبيل المثال ، في حالة الهيمنة المشتركة ، ستنتج زهرة متماثلة اللواقح حمراء وزهرة بيضاء متماثلة اللواقح ذرية بها بقع حمراء وبيضاء. عندما يتم تلقيح نباتات الجيل F1 ذاتيًا ، فإن النسبة المظهرية والجينية لجيل F2 ستكون 1: 2: 1 (أحمر: مرقط: أبيض). هذه النسب هي نفسها بالنسبة للهيمنة غير الكاملة. مرة أخرى ، هذا المصطلح الكلاسيكي غير مناسب - في الواقع لا ينبغي القول إن مثل هذه الحالات تظهر الهيمنة على الإطلاق.

معالجة المفاهيم الخاطئة الشائعة

في حين أنه من المناسب غالبًا التحدث عن ملف أليل متنحي أو أ السمة الغالبة، الهيمنة ليست متأصلة في أليل أو نمطه الظاهري. الهيمنة هي علاقة بين أليلين للجين والأنماط الظاهرية المرتبطة بهما. الأليل "السائد" هو المسيطر على أليل معين من نفس الجين الذي يمكن استنتاجه من السياق ، ولكنه قد يكون متنحيًا إلى أليل ثالث ، ومشترك إلى أليل رابع. وبالمثل ، فإن السمة "المتنحية" هي صفة مرتبطة بأليل متنحي معين يتضمنه السياق ، ولكن قد تحدث نفس هذه السمة في سياق مختلف حيث ترجع إلى جين آخر وأليل سائد.

الهيمنة لا علاقة لها بطبيعة النمط الظاهري نفسه ، أي ما إذا كانت تعتبر "طبيعية" أو "غير طبيعية" ، "قياسية" أو "غير قياسية" ، "صحية" أو "مريضة" ، "أقوى" أو "أضعف ، "أو أكثر أو أقل تطرفًا. قد يفسر الأليل السائد أو المتنحي أيًا من أنواع السمات هذه.

الهيمنة لا تحدد ما إذا كان الأليل ضارًا أم محايدًا أم مفيدًا. ومع ذلك ، يجب أن يعمل الانتخاب على الجينات بشكل غير مباشر من خلال الأنماط الظاهرية ، وتؤثر الهيمنة على تعرض الأليلات في الأنماط الظاهرية ، وبالتالي معدل التغيير في ترددات الأليل قيد الاختيار. قد تستمر الأليلات المتنحية الضارة في مجموعة سكانية بترددات منخفضة ، مع وجود معظم النسخ في الزيجوت متغايرة الزيجوت ، دون أي تكلفة على هؤلاء الأفراد. هذه المتنحية النادرة هي الأساس للعديد من الاضطرابات الوراثية الوراثية.

الهيمنة أيضا لا علاقة لها بتوزيع الأليلات في السكان. يمكن أن تكون كل من الأليلات السائدة والمتنحية شائعة للغاية أو نادرة للغاية.

في علم الوراثة ، بدأت الرموز كعناصر نائبة جبرية. عندما يكون أحد الأليل مهيمنًا على آخر ، فإن أقدم العرف هو ترميز الأليل السائد بحرف كبير. يتم تعيين نفس الحرف للأليل المتنحي في حالة الأحرف الصغيرة. في مثال البازلاء ، بمجرد معرفة العلاقة المهيمنة بين الأليلين ، من الممكن تعيين الأليل السائد الذي ينتج شكلاً دائريًا برمز حرف كبير ر، والأليل المتنحي الذي ينتج شكلاً مجعدًا برمز صغير ص. يتم بعد ذلك كتابة الأنماط الجينية السائدة متجانسة الزيجوت ، متغايرة الزيجوت ، والمتنحية متماثلة اللواقح RR, ص، و ص ص، على التوالى. سيكون من الممكن أيضًا تعيين الأليلين كـ دبليو و ث، والأنماط الجينية الثلاثة WW, ر، و رطب، أول اثنين منهما أنتج البازلاء المستديرة والثالث البازلاء المجعدة. خيار "ر" أو "دبليو"كرمز للأليل السائد لا يحكم مسبقًا على ما إذا كان الأليل يسبب النمط الظاهري" المستدير "أو" المتجعد "عندما يكون متماثل اللواقح هو السائد.

قد يحتوي الجين على عدة أليلات. كل أليل يرمز له بالرمز الموضعي متبوعًا بخط مرتفع فريد. في العديد من الأنواع ، يُعرف الأليل الأكثر شيوعًا في العشائر البرية بأليل النوع البري. يتم ترميزه بحرف + كحرف مرتفع. الأليلات الأخرى هي المسيطرة أو المتنحية للأليل من النوع البري. بالنسبة إلى الأليلات المتنحية ، يكون رمز الموضع بأحرف صغيرة. بالنسبة إلى الأليلات التي لها أي درجة من الهيمنة على أليل النوع البري ، يكون الحرف الأول من رمز الموضع بالحروف الكبيرة. على سبيل المثال ، فيما يلي بعض الأليلات الموجودة في أ مكان فأر المختبر ، موس العضلات: أ ذ ، الأصفر السائد أ + ، نوع البرية و أ ب ، أسود وتان. ال أ ب الأليل متنحي للأليل من النوع البري ، و أ ذ الأليل هو السائد إلى أليل النوع البري. ال أ ذ الأليل هو أيضا السائد إلى أ ب أليل ، ولكن إظهار أن العلاقة تتجاوز حدود قواعد التسمية الجينية للفأر.

تطورت قواعد التسمية الجينية حيث أصبحت الوراثة أكثر تعقيدًا. لقد قامت اللجان بتوحيد القواعد لبعض الأنواع ، ولكن ليس للجميع. قد تختلف القواعد الخاصة بنوع واحد إلى حد ما عن قواعد الأنواع المختلفة. [10] [11]

الأليلات المتعددة تحرير

على الرغم من أن أي فرد في كائن ثنائي الصبغيات لديه على الأكثر أليلين مختلفين في أي موضع واحد (باستثناء اختلال الصيغة الصبغية) ، فإن معظم الجينات توجد في عدد كبير من النسخ الأليلية في المجتمع ككل. إذا كان للأليلات تأثيرات مختلفة على النمط الظاهري ، فيمكن أحيانًا وصف علاقات الهيمنة الخاصة بهم على أنها سلسلة.

على سبيل المثال ، يتأثر لون المعطف في القطط المنزلية بسلسلة من الأليلات من TYR الجين (الذي يشفر إنزيم التيروزيناز). الأليلات ج, ج ب , ج ق ، و ج أ (الألوان الكاملة ، البورمية ، السيامية ، والألبينية ، على التوالي) تنتج مستويات مختلفة من الصبغة وبالتالي مستويات مختلفة من تخفيف اللون. ال ج الأليل (بالألوان الكاملة) هو المسيطر تمامًا على الثلاثة الأخيرة و ج أ الأليل (ألبينو) متنحي تمامًا للأول الثلاثة. [12] [13] [14]

جسمية عكس تحرير الهيمنة المرتبطة بالجنس

في البشر والأنواع الأخرى من الثدييات ، يتم تحديد الجنس عن طريق اثنين من الكروموسومات الجنسية تسمى كروموسوم X وكروموسوم Y. عادة ما تكون الإناث من البشر XX الذكور عادة س ص. تم العثور على الأزواج المتبقية من الكروموسوم في كلا الجنسين وتسمى الصفات الوراثية الجينية بسبب المواقع على هذه الكروموسومات توصف بأنها وراثية ، وقد تكون سائدة أو متنحية. الصفات الوراثية على X و ص تسمى الكروموسومات مرتبطة بالجنس ، لأنها مرتبطة بالكروموسومات الجنسية ، وليس لأنها من سمات أحد الجنسين أو الآخر. في الممارسة العملية ، يشير المصطلح دائمًا إلى Xالصفات المرتبطة والعديد من هذه الصفات (مثل نقص رؤية اللون الأحمر والأخضر) لا تتأثر بالجنس. لدى الإناث نسختان من كل موضع جيني موجود على الكروموسوم X ، تمامًا كما هو الحال بالنسبة للجسيمات الذاتية ، وتنطبق نفس العلاقات المهيمنة. ومع ذلك ، فإن الذكور لديهم نسخة واحدة فقط من كل موضع جين لكروموسوم X ، ويوصفون على أنهم نصفي الزيجوت لهذه الجينات. كروموسوم Y أصغر بكثير من X، ويحتوي على مجموعة أصغر بكثير من الجينات ، بما في ذلك ، على سبيل المثال لا الحصر ، تلك التي تؤثر على "الذكورة" ، مثل جين SRY لعامل تحديد الخصية. يتم تحديد قواعد الهيمنة لمواضع الجينات المرتبطة بالجنس من خلال سلوكها في الأنثى: نظرًا لأن الذكر لديه أليل واحد فقط (باستثناء حالة أنواع معينة من اختلال الصيغة الصبغية لكروموسوم Y) ، يتم التعبير عن هذا الأليل دائمًا بغض النظر عما إذا كان سائدًا أم الصفة الوراثية النادرة. الطيور لها كروموسومات جنسية مختلفة: ذكور الطيور لها كروموسومات ZZ وأنثى الطيور ZW. ومع ذلك ، فإن وراثة السمات تذكر نظام XY وإلا فقد تحمل ذكور طيور الزيبرا جينًا أبيض اللون في أحد كروموسوم Z ، لكن الإناث يطورن لونًا أبيض دائمًا. الجنادب لديها نظام XO. الإناث لديهن XX ، ولكن لدى الذكور X فقط. ولا يوجد كروموسوم Y على الإطلاق.

إبيستاسيس تحرير

رعاف ["برنامج epi + ركود = الجلوس على القمة "] هو تفاعل بين الأليلين عند اثنين مختلف مواقع الجينات التي تؤثر على سمة واحدة ، والتي قد تشبه أحيانًا تفاعلًا مهيمنًا بين اثنين مختلف الأليلات في نفس المكان. Epistasis modifies the characteristic 9:3:3:1 ratio expected for two non-epistatic genes. For two loci, 14 classes of epistatic interactions are recognized. As an example of المتنحية, one gene locus may determine whether a flower pigment is yellow (AA أو أأ) or green (أأ), while another locus determines whether the pigment is produced (BB أو ب) or not (ب). في ب plant, the flowers will be white, irrespective of the genotype of the other locus as AA, أأ، أو أأ. ال ب combination is ليس dominant to the أ allele: rather, the ب gene shows المتنحية الى أ gene, because the ب locus when homozygous for the الصفة الوراثية النادرة allele (ب) suppresses phenotypic expression of the أ locus. In a cross between two AaBb plants, this produces a characteristic 9:3:4 ratio, in this case of yellow : green : white flowers.

في dominant epistasis, one gene locus may determine yellow or green pigment as in the previous example: AA و أأ are yellow, and أأ are green. A second locus determines whether a pigment precursor is produced (ي) or not (DD أو د). Here, in a DD أو د plant, the flowers will be colorless irrespective of the genotype at the أ locus, because of the epistatic effect of the dominant د أليل. Thus, in a cross between two AaDd plants, 3/4 of the plants will be colorless, and the yellow and green phenotypes are expressed only in ي النباتات. This produces a characteristic 12:3:1 ratio of white : yellow : green plants.

Supplementary epistasis occurs when two loci affect the same phenotype. For example, if pigment color is produced by CC أو نسخة لكن لا نسخة, and by DD أو د لكن لا ي, then pigment is not produced in any genotypic combination with either نسخة أو ي. هذا هو، على حد سواء loci must have at least one dominant allele to produce the phenotype. This produces a characteristic 9:7 ratio of pigmented to unpigmented plants. Complementary epistasis in contrast produces an unpigmented plant if and only if the genotype is نسخة و ي, and the characteristic ratio is 15:1 between pigmented and unpigmented plants. [15]

Classical genetics considered epistatic interactions between two genes at a time. It is now evident from molecular genetics that all gene loci are involved in complex interactions with many other genes (e.g., metabolic pathways may involve scores of genes), and that this creates epistatic interactions that are much more complex than the classic two-locus models.

Hardy–Weinberg principle (estimation of carrier frequency) Edit

The frequency of the heterozygous state (which is the carrier state for a recessive trait) can be estimated using the Hardy–Weinberg formula: p 2 + 2 p q + q 2 = 1 +2pq+q^<2>=1>

This formula applies to a gene with exactly two alleles and relates the frequencies of those alleles in a large population to the frequencies of their three genotypes in that population.

على سبيل المثال ، إذا ص is the frequency of allele أ، و ف is the frequency of allele أ then the terms ص 2 , 2ص، و ف 2 are the frequencies of the genotypes AA, أأ و أأ على التوالى. Since the gene has only two alleles, all alleles must be either أ أو أ و ص + ف = 1 . Now, if أ is completely dominant to أ then the frequency of the carrier genotype أأ cannot be directly observed (since it has the same traits as the homozygous genotype AA), however it can be estimated from the frequency of the recessive trait in the population, since this is the same as that of the homozygous genotype أأ. i.e. the individual allele frequencies can be estimated: ف = √ f (aa) , ص = 1 − ف , and from those the frequency of the carrier genotype can be derived: f (Aa) = 2ص .

This formula relies on a number of assumptions and an accurate estimate of the frequency of the recessive trait. In general, any real-world situation will deviate from these assumptions to some degree, introducing corresponding inaccuracies into the estimate. If the recessive trait is rare, then it will be hard to estimate its frequency accurately, as a very large sample size will be needed.

Dominant versus advantageous Edit

The property of "dominant" is sometimes confused with the concept of advantageous and the property of "recessive" is sometimes confused with the concept of deleterious, but the phenomena are distinct. Dominance describes the phenotype of heterozygotes with regard to the phenotypes of the homozygotes and without respect to the degree to which different phenotypes may be beneficial or deleterious. Since many genetic disease alleles are recessive and because the word dominance has a positive connotation, the assumption that the dominant phenotype is superior with respect to fitness is often made. This is not assured however as discussed below while most genetic disease alleles are deleterious and recessive, not all genetic diseases are recessive.

Nevertheless, this confusion has been pervasive throughout the history of genetics and persists to this day. Addressing this confusion was one of the prime motivations for the publication of the Hardy–Weinberg principle.

The molecular basis of dominance was unknown to Mendel. It is now understood that a gene locus includes a long series (hundreds to thousands) of bases or nucleotides of deoxyribonucleic acid (DNA) at a particular point on a chromosome. The central dogma of molecular biology states that "DNA makes RNA makes protein", that is, that DNA is transcribed to make an RNA copy, and RNA is translated to make a protein. In this process, different alleles at a locus may or may not be transcribed, and if transcribed may be translated to slightly different versions of the same protein (called isoforms). Proteins often function as enzymes that catalyze chemical reactions in the cell, which directly or indirectly produce phenotypes. In any diploid organism, the DNA sequences of the two alleles present at any gene locus may be identical (homozygous) or different (heterozygous). Even if the gene locus is heterozygous at the level of the DNA sequence, the proteins made by each allele may be identical. In the absence of any difference between the protein products, neither allele can be said to be dominant (see co-dominance, above). Even if the two protein products are slightly different (allozymes), it is likely that they produce the same phenotype with respect to enzyme action, and again neither allele can be said to be dominant.

Loss of function and haplosufficiency Edit

Dominance typically occurs when one of the two alleles is non-functional at the molecular level, that is, it is not transcribed or else does not produce a functional protein product. This can be the result of a mutation that alters the DNA sequence of the allele. [ بحاجة لمصدر ] An organism homozygous for the non-functional allele will generally show a distinctive phenotype, due to the absence of the protein product. For example, in humans and other organisms, the unpigmented skin of the albino phenotype [16] results when an individual is homozygous for an allele that encodes a non-functional version of an enzyme needed to produce the skin pigment melanin. It is important to understand that it is not the lack of function that allows the allele to be described as recessive: this is the interaction with the alternative allele in the heterozygote. Three general types of interaction are possible:

  1. In the typical case, the single functional allele makes sufficient protein to produce a phenotype identical to that of the homozygote: this is called haplosufficiency. For example, suppose the standard amount of enzyme produced in the functional homozygote is 100%, with the two functional alleles contributing 50% each. The single functional allele in the heterozygote produces 50% of the standard amount of enzyme, which is sufficient to produce the standard phenotype. If the heterozygote and the functional-allele homozygote have identical phenotypes, the functional allele is dominant to the non-functional allele. This occurs at the albino gene locus: the heterozygote produces sufficient enzyme to convert the pigment precursor to melanin, and the individual has standard pigmentation.
  2. Less commonly, the presence of a single functional allele gives a phenotype that is not normal but less severe than that of the non-functional homozygote. This occurs when the functional allele is not haplo-sufficient. The terms haplo-insufficiency and incomplete dominance are typically applied to these cases. The intermediate interaction occurs where the heterozygous genotype produces a phenotype intermediate between the two homozygotes. Depending on which of the two homozygotes the heterozygote most resembles, one allele is said to show سيادة غير تامة over the other. For example, in humans the Hb gene locus is responsible for the Beta-chain protein (HBB) that is one of the two globin proteins that make up the blood pigment hemoglobin. [16] Many people are homozygous for an allele called Hb A some persons carry an alternative allele called Hb S , either as homozygotes or heterozygotes. The hemoglobin molecules of Hb S /Hb S homozygotes undergo a change in shape that distorts the morphology of the red blood cells, and causes a severe, life-threatening form of anemia called sickle-cell anemia. Persons heterozygous Hb A /Hb S for this allele have a much less severe form of anemia called sickle-cell trait. Because the disease phenotype of Hb A /Hb S heterozygotes is more similar to but not identical to the Hb A /Hb A homozygote, the Hb A allele is said to be incompletely dominant الى Hb S أليل.
  3. Rarely, a single functional allele in the heterozygote may produce insufficient gene product for any function of the gene, and the phenotype resembles that of the homozygote for the non-functional allele. This complete haploinsufficiency is very unusual. In these cases, the non-functional allele would be said to be dominant to the functional allele. This situation may occur when the non-functional allele produces a defective protein that interferes with the proper function of the protein produced by the standard allele. The presence of the defective protein "dominates" the standard protein, and the disease phenotype of the heterozygote more closely resembles that of the homozygote for two defective alleles. The term "dominant" is often incorrectly applied to defective alleles whose homozygous phenotype has not been examined, but which cause a distinct phenotype when heterozygous with the normal allele. This phenomenon occurs in a number of trinucleotide repeat diseases, one example being Huntington's disease. [17]

Dominant-negative mutations Edit

Many proteins are normally active in the form of a multimer, an aggregate of multiple copies of the same protein, otherwise known as a homomultimeric protein or homooligomeric protein. In fact, a majority of the 83,000 different enzymes from 9800 different organisms in the BRENDA Enzyme Database [18] represent homooligomers. [19] When the wild-type version of the protein is present along with a mutant version, a mixed multimer can be formed. A mutation that leads to a mutant protein that disrupts the activity of the wild-type protein in the multimer is a dominant-negative mutation.

A dominant-negative mutation may arise in a human somatic cell and provide a proliferative advantage to the mutant cell, leading to its clonal expansion. For instance, a dominant-negative mutation in a gene necessary for the normal process of programmed cell death (Apoptosis) in response to DNA damage can make the cell resistant to apoptosis. This will allow proliferation of the clone even when excessive DNA damage is present. Such dominant-negative mutations occur in the tumor suppressor gene p53. [20] [21] The P53 wild-type protein is normally present as a four-protein multimer (oligotetramer). Dominant-negative p53 mutations occur in a number of different types of cancer and pre-cancerous lesions (e.g. brain tumors, breast cancer, oral pre-cancerous lesions and oral cancer). [20]

Dominant-negative mutations also occur in other tumor suppressor genes. For instance two dominant-negative germ line mutations were identified in the Ataxia telangiectasia mutated (ATM) gene which increases susceptibility to breast cancer. [22] Dominant negative mutations of the transcription factor C/EBPα can cause acute myeloid leukemia. [23] Inherited dominant negative mutations can also increase the risk of diseases other than cancer. Dominant-negative mutations in Peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ) are associated with severe insulin resistance, diabetes mellitus and hypertension. [24]

Dominant-negative mutations have also been described in organisms other than humans. In fact, the first study reporting a mutant protein inhibiting the normal function of a wild-type protein in a mixed multimer was with the bacteriophage T4 tail fiber protein GP37. [25] Mutations that produce a truncated protein rather than a full-length mutant protein seem to have the strongest dominant-negative effect in the studies of P53, ATM, C/EBPα, and bacteriophage T4 GP37.

In humans, many genetic traits or diseases are classified simply as "dominant" or "recessive". Especially with so-called recessive diseases, which are indeed a factor of recessive genes, but can oversimplify the underlying molecular basis and lead to misunderstanding of the nature of dominance. For example, the recessive genetic disease phenylketonuria (PKU) [26] results from any of a large number (>60) of alleles at the gene locus for the enzyme phenylalanine hydroxylase (PAH). [27] Many of these alleles produce little or no PAH, as a result of which the substrate phenylalanine (Phe) and its metabolic byproducts accumulate in the central nervous system and can cause severe intellectual disability if untreated.

To illustrate these nuances, the genotypes and phenotypic consequences of interactions among three hypothetical PAH alleles are shown in the following table: [28]

In unaffected persons homozygous for a standard functional allele (AA), PAH activity is standard (100%), and the concentration of phenylalanine in the blood [Phe] is about 60 μM (= μmol/L). In untreated persons homozygous for one of the PKU alleles (BB), PAH activity is close to zero, [Phe] ten to forty times standard, and the individual manifests PKU.

في ال AB heterozygote, PAH activity is only 30% (not 50%) of standard, blood [Phe] is elevated two-fold, and the person does not manifest PKU. وهكذا ، فإن أ allele is dominant to the ب allele with respect to PKU, but the ب allele is incompletely dominant to the أ allele with respect to its molecular effect, determination of PAH activity level (0.3% < 30% << 100%). Finally, the أ allele is an incomplete dominant to ب with respect to [Phe], as 60 μM < 120 μM << 600 μM. Note once more that it is irrelevant to the question of dominance that the recessive allele produces a more extreme [Phe] phenotype.

For a third allele ج، أ CC homozygote produces a very small amount of PAH enzyme, which results in a somewhat elevated level of [Phe] in the blood, a condition called hyperphenylalaninemia, which does not result in intellectual disability.

That is, the dominance relationships of any two alleles may vary according to which aspect of the phenotype is under consideration. It is typically more useful to talk about the phenotypic consequences of the allelic interactions involved in any genotype, rather than to try to force them into dominant and recessive categories.


Variation in the SERPINA6/SERPINA1 locus alters morning plasma cortisol, hepatic corticosteroid binding globulin expression, gene expression in peripheral tissues, and risk of cardiovascular disease

The stress hormone cortisol modulates fuel metabolism, cardiovascular homoeostasis, mood, inflammation and cognition. The CORtisol NETwork (CORNET) consortium previously identified a single locus associated with morning plasma cortisol. Identifying additional genetic variants that explain more of the variance in cortisol could provide new insights into cortisol biology and provide statistical power to test the causative role of cortisol in common diseases. The CORNET consortium extended its genome-wide association meta-analysis for morning plasma cortisol from 12,597 to 25,314 subjects and from

7 M SNPs, in 17 population-based cohorts of European ancestries. We confirmed the genetic association with SERPINA6/SERPINA1. This locus contains genes encoding corticosteroid binding globulin (CBG) and α1-antitrypsin. Expression quantitative trait loci (eQTL) analyses undertaken in the STARNET cohort of 600 individuals showed that specific genetic variants within the SERPINA6/SERPINA1 locus influence expression of SERPINA6 rather than SERPINA1 in the liver. Moreover, trans-eQTL analysis demonstrated effects on adipose tissue gene expression, suggesting that variations in CBG levels have an effect on delivery of cortisol to peripheral tissues. Two-sample Mendelian randomisation analyses provided evidence that each genetically-determined standard deviation (SD) increase in morning plasma cortisol was associated with increased odds of chronic ischaemic heart disease (0.32, 95% CI 0.06-0.59) and myocardial infarction (0.21, 95% CI 0.00-0.43) in UK Biobank and similarly in CARDIoGRAMplusC4D. These findings reveal a causative pathway for CBG in determining cortisol action in peripheral tissues and thereby contributing to the aetiology of cardiovascular disease.


METHODS AND RESULTS

The quantities needed to obtain the expression for Fشارع و سشارع are the gene diversity within populations حس, the overall حتي, the variance among populations الخامسب, and the additive variance within populations الخامسAW.

With these quantities, Fشارع is defined as (H artl and C lark 1997), while سشارع is defined as

(B onnin وآخرون. 1996), where الخامسب is the among population component of variance for the trait, and الخامسAW is the additive genetic variance within populations. The factor 2 associated with الخامسAW is due to the fact that for quantitative traits genotypes are compared, while genes are compared when computing Fشارع (L ynch and S pitze 1994).

Consider a locus with two alleles, أ و ب, with respective frequencies صi و فi = 1 − صi in population i. We use the notation of Falconer (F alconer and M ac K ay 1996) for genotypic value. Under regular inbreeding, genotypic values and frequencies of the different genotypes are given in Table 1 .

الجدول 1

Genotypes, their genotypic values, and frequencies in a population with inbreeding coefficient F due to regular inbreeding

Gene diversity within population حس depends only on allelic frequencies. It writes as

Overall diversity حتي writes as

where is the average frequency of the recessive allele أ.

The variance among populations of trait means, الخامسب is defined as

After replacement and simplifications, الخامسب يصبح

While under pure additivity, الخامسب is proportional to (and therefore to the first and second moments of allele frequencies), in the presence of dominance الخامسب becomes a complex function of higher moments of allele frequencies. The effect of dominance depends on allelic frequencies and gene diversity. When the recessive allele is frequent (), the covariance term is negative and الخامسب increases compared to the case without dominance. When the recessive allele is rare (), الخامسب increases provided that , where β(ص, حس) is the slope of the regression of the frequency of the recessive allele on حس.

Finally, we seek within-population additive variance. ل نل loci, additive variance is quantified as (L ynch and W alsh 1998), where هاي جاي represents the average excess of allele i at locus ي and αاي جاي is the average effect of allele i at locus ي. For one locus, following T empleton (1987), we obtain

Expression for the additive variance within population i is then

which, after replacement and simplifications gives

For a number ن of populations, the expression becomes

From this expression we see that dominance decreases the additive variance within populations when the recessive allele is rare (ص < 0.5), while it increases it when the recessive allele is frequent. This is easily understood since when the recessive allele is rare, it will be found mainly in heterozygotes that do not differ much in phenotype from the dominant homozygote.

From Equations 3 and 5, we see that inbreeding diminishes the contribution of dominance to both الخامسب و الخامسAW. Thus, as inbreeding increases, the effect of dominance on سشارع diminishes, and, unless , dominance will have little effect on سشارع under strong inbreeding.

The expression of سشارع for specific cases is listed below:

No dominance, ∀F: In the absence of dominance (د = 0), الخامسAW reduces to


شاهد الفيديو: هيمنة اللجان على الحوار السينمائي . ستريم جامد (شهر فبراير 2023).