stringtranslate.com

Нулевой аллель

Нулевой аллель — это нефункциональный аллель (вариант гена ) , вызванный генетической мутацией . Такие мутации могут привести к полному отсутствию продукции соответствующего генного продукта или к продукции, которая не функционирует должным образом; в любом случае аллель можно считать нефункциональным. Нулевой аллель нельзя отличить от делеции всего локуса исключительно по фенотипическому наблюдению. [1]

Мутантный аллель, который не производит РНК- транскрипт, называется РНК-нулевым (показано с помощью Нозерн-блоттинга или ДНК-секвенирования делеционного аллеля), а тот, который не производит белок, называется белковым нулевым (показано с помощью Вестерн-блоттинга ). Генетический нулевой или аморфный аллель имеет тот же фенотип в гомозиготном состоянии , что и в гетерозиготном состоянии с дефицитом, который нарушает рассматриваемый локус. Генетический нулевой аллель может быть как белковым нулевым, так и РНК-нулевым, но может также выражать нормальные уровни генного продукта, который нефункционален из-за мутации.

Нулевые аллели могут иметь летальные последствия в зависимости от важности мутировавшего гена. Например, мыши, гомозиготные по нулевому аллелю инсулина, умирают через 48–72 часа после рождения. [2] Нулевые аллели также могут иметь полезные эффекты, [3] такие как повышенный индекс урожайности полукарликового риса зеленой революции , вызванный нулевыми аллелями в GA20ox-2. [4]

Доказательство

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

Микросателлитный нулевой аллель — это аллель в микросателлитном локусе, который не амплифицируется до обнаруживаемых уровней в тесте полимеразной цепной реакции . [5] Микросателлитные области обычно характеризуются короткими повторяющимися последовательностями нуклеотидов. [5] Праймеры , специфичные для определенного локуса, используются в ПЦР-амплификации для связывания с этими повторами нуклеотидной последовательности и используются в качестве генетических маркеров. [6] [5] Праймеры отжигаются с любым концом локуса и получены из исходных организмов в геномной библиотеке. Расхождение с референтными последовательностями (из-за генетических мутаций) приводит к плохому отжигу праймеров, поэтому маркер не может быть использован, репрезентативно для нулевого аллеля. [6]

Анализ родства

Убедительное доказательство нулевых аллелей впервые было обнаружено при анализе медведей в 1995 году. [7] В этом анализе известный родитель был определен как гомозиготный по определенному локусу, но произвел потомство, которое выразило другой «гомозиготный» генотип. [5] Этот результат привел к выводу, что родитель и потомство были оба гетерозиготными по изучаемому локусу. [7]

Примеры

Нулевые аллели или гены были изучены у разных организмов, от красных сосен Миннесоты до Drosophila melanogaster и мышей. Нулевые аллели трудно идентифицировать, поскольку гетерозиготная особь по одной нулевой аллели и одной активной аллели фенотипически неотличима от гомозиготной особи с обоими активными аллелями. [8] Другими словами, нулевой аллель можно идентифицировать только с фенотипической точки зрения, если особь гомозиготна по нулевой аллели. Исследователи смогли обойти эту проблему, используя подробный электрофорез , гелевые анализы и хромосомные манипуляции. [8] [9] [10]

  1. Аллендорф и др. изучали активность фермента одного и того же вида семян красной сосны, собранных с двух разных древостоев в Миннесоте. Две группы деревьев рассматривались как одна популяция, поскольку не наблюдалось никаких отклонений от ожидаемых частот генотипов, как можно было бы ожидать, если бы популяции расходились друг с другом. [8] Многие различные локусы были протестированы на активность фермента с использованием специальной техники гель-электрофореза. [11] Аллели, которые производили фермент, лишенный каталитической активности, были обозначены как нулевые аллели. Всего было протестировано 27 локусов у красной сосны, и нулевые аллели были обнаружены в 3 из этих локусов. [8]
  2. Популяция Drosophila melanogaster из города Роли, штат Северная Каролина, была подвергнута генетическим манипуляциям Фёлькером и соавторами в 1980 году для определения наличия и частоты нулевых аллелей. Эксперимент заключался в том, чтобы сделать хромосому дикой мухи гетерозиготной, используя варианты подвижности в наблюдаемом локусе. Если манипулируемый аллель (теперь гетерозиготный) не проявлял гетерозиготный фенотип, аллель считался нулевым. Эти потенциальные нулевые аллели затем подтверждались, когда они не давали гетерозиготного электрофоретического рисунка. Всего было протестировано 25 локусов, из которых 5 были сцепленными с Х-хромосомой, а остальные 20 — аутосомными. Нулевых аллелей в сцепленных с Х-хромосомой локусах обнаружено не было, но 13 из 20 аутосомных локусов содержали нулевые аллели. [9]
  3. Несколько различных экспериментов использовали генетические манипуляции для индукции мутаций нулевых аллелей в популяциях мышей, чтобы наблюдать последствия различных комбинаций аллелей в определенных локусах. Два таких эксперимента исследовали роль инсулиноподобного фактора роста ( Igf ) в эмбриональном развитии мышей. Эксперименты отличались только исследуемым геном, Igf-1 [10] и Igf-2 [12] . Оба эксперимента использовали процесс мутагенеза, при котором генетическое содержание организма изменяется, чтобы получить особей с различными комбинациями нулевых мутаций. [10] [12] Наблюдая последствия различных неактивных комбинаций аллелей, исследователи смогли вывести роли инсулиноподобных факторов роста в развитии мышей. Эксперимент с участием Igf-1 показал, что, в дополнение к своей роли после рождения, он также имеет основополагающее значение для развития эмбриона и дифференциации клеток. [10]
  4. Одним из примеров нулевого аллеля является аллель группы крови «O» в системе человеческих групп крови A, B и O. Аллели для антигена A и антигена B являются кодоминантными , поэтому они оба фенотипически выражены, если оба присутствуют. Однако аллель для группы крови O является мутировавшей версией аллеля для антигена A с изменением одной пары оснований из-за генетической мутации . Белок, кодируемый аллелем O, ферментативно неактивен, и поэтому аллель O фенотипически выражен у гомозиготных особей OO как отсутствие какого-либо антигена крови. Таким образом, мы можем рассматривать аллель для группы крови O как нулевой аллель. [13]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Питер., Снустад, Д. (2012). Генетика . Симмонс, Майкл Дж. (6-е изд., Международная студенческая версия). Сингапур: Wiley. ISBN 978-1118092422. OCLC  770517281.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  2. ^ Accili, Domenico; Drago, John; Lee, Eric; Johnson, Mark; Cool, Martha; Salvatore, Paola; Asico, Laureano; Jose, Pedro; Taylor, Simeon; Westphal, Heiner (12 января 1996 г.). «Ранняя неонатальная смерть у мышей, гомозиготных по нулевому аллелю гена рецептора инсулина». Nature Genetics . 12 (1): 106–9. doi :10.1038/ng0196-106. PMID  8528241. S2CID  5610177.
  3. ^ Монро, Дж. Грей; Маккей, Джон; Вайгель, Детлеф; Флад, Падраик (11 февраля 2021 г.). «Популяционная геномика адаптивной потери функции». Наследственность . 126 (3): 383–395. doi : 10.1038/s41437-021-00403-2 . PMC 7878030. PMID  33574599 . 
  4. ^ Сасаки; Асикари; Уэгути-Танака; Ито; Нисимура; Свапан; Исияма; Сайто; Кобаяши; Хуш; Китано (2002). «Мутантный ген синтеза гиббереллина в рисе». Природа . 416 (6882): 701–702. дои : 10.1038/416701a. PMID  11961544. S2CID  4414560.
  5. ^ abcd Dakin, EE; Avise, JC (2004-08-04). "Микросателлитные нулевые аллели в анализе родства" (PDF) . Наследственность . 93 (5): 504–509. doi : 10.1038/sj.hdy.6800545 . ISSN  1365-2540. PMID  15292911.
  6. ^ ab Primmer, CR; Møller, AP; Ellegren, H. (август 1995 г.). «Установление генетических отношений с помощью микросателлитных маркеров: система тестирования родства для ласточки Hirundo rustica». Molecular Ecology . 4 (4): 493–498. doi :10.1111/j.1365-294x.1995.tb00243.x. ISSN  0962-1083. PMID  8574445. S2CID  28574614.
  7. ^ ab Paetkau, D.; Strobeck, C. (1995-08-01). «Молекулярная основа и эволюционная история микросателлитного нулевого аллеля у медведей». Молекулярная экология . 4 (4): 519–520. doi :10.1111/j.1365-294x.1995.tb00248.x. ISSN  1365-294X. PMID  8574449. S2CID  33072622.
  8. ^ abcd Allendorf, Fred W.; Knudsen, Kathy L.; Blake, George M. (март 1982 г.). «Частоты нулевых аллелей в локусах ферментов в природных популяциях желтой и красной сосны». Genetics . 100 (3): 497–504. doi :10.1093/genetics/100.3.497. ISSN  0016-6731. PMC 1201825 . PMID  17246067. 
  9. ^ ab Voelker, RA; Langley, CH; Brown, AJ; Ohnishi, S.; Dickson, B.; Montgomery, E.; Smith, SC (февраль 1980 г.). "Нулевые аллели ферментов в природных популяциях Drosophila melanogaster: частоты в популяции Северной Каролины". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 77 (2): 1091–1095. Bibcode : 1980PNAS...77.1091V. doi : 10.1073/pnas.77.2.1091 . ISSN  0027-8424. PMC 348430. PMID 16592770  . 
  10. ^ abcd Liu, JP; Baker, J.; Perkins, AS; Robertson, EJ; Efstratiadis, A. (1993-10-08). "Мыши, несущие нулевые мутации генов, кодирующих инсулиноподобный фактор роста I (Igf-1) и рецептор IGF типа 1 (Igf1r)". Cell . 75 (1): 59–72. doi : 10.1016/s0092-8674(05)80084-4 . ISSN  0092-8674. PMID  8402901. S2CID  42023430.
  11. ^ Клейтон, Дж. В.; Третиак, Д. Н. (1972-08-01). «Амин-цитратные буферы для контроля pH в электрофорезе в крахмальном геле». Журнал Совета по рыболовству Канады . 29 (8): 1169–1172. doi :10.1139/f72-172. ISSN  0015-296X.
  12. ^ ab Wraight, Christopher J.; Werther, George A. (1995-10-01). «Инсулиноподобный фактор роста I и эпидермальный фактор роста регулируют связывающий белок инсулиноподобного фактора роста-3 (IGFBP-3) в клеточной линии кератиноцитов человека HaCaT». Журнал исследовательской дерматологии . 105 (4): 602–607. doi : 10.1111/1523-1747.ep12323716 . PMID  7561166.
  13. ^ Дин, Лора (2005). Группа крови ABO. Национальный центр биотехнологической информации (США).