2005.10.15.  
A mendeli analízis kiterjesztése I.

- A dominancia formái - Több gén, egy jelleg -


      Egyenlő szegregálódás,  független hasadás törvényei általában eukariótákra, vagyis a
meiózissal rendelkező élőlényekre érvényesek. A valós világ bonyolultabb, minthogy ez a két szabály leírja. 
Egy kiterjesztést már megtettünk: nemhez kötöttség - sex linkage.
    Most olyan kiterjesztések re kerül sor, amelyekre, a génexpresszió komplexsége miatt van szükség. A későbbiekben még több kiterjesztésre kerül sor,  de koherens kép alakul ki, bepillantást engedve az öröklődés mechanizmusaiba.

A dominancia különféle megnyilvánulás formái

      Mendel  -  minden tanulmányozott jellegre nézve teljes dominanciát vagy recesszivitást tapasztaltunk.

      Mirabilis jalapa

        piros virágú      X   fehér virágú

F1  -  rózsaszín      >    piros nem teljesen domináns ( incomplet dominantia)                                

F2  -  1/4 piros            1
         1/2 rózsaszín       2         
         1/4 fehér             1

    1 génen alapuló öröklő öröklésmenet

C1C1  piros
C2C2    fehér
C1C2 rózsaszín

             
       Elméleti skála állítható fel, amelynek szélső értékei a jellegpár két tagjának dominanciája (4-1.ábra).
 

4-1.ábra

Fenotípusos skála a dominancia-recesszivitás viszonyok elemzésére 

      Az inkomplett dominancia azt a helyzetet írja le, ha a heterozigóta fenotípusa átmeneti a két homozigóta között egy "fenotipikus skálán".
      A heterozigóta fenotípusa kulcsjelentőségű a kodominancia jelenségénél is. Ilyenkor a heterozigóta mindkét homozigóta szülő fenotípusát mutatja. 

Ember-MN vércsoport:

Három vércsoport    M    N    MN
Három fenotípus és genotípus:
"M"     -   M  antigén a vörösvértesten - genotípus LMLM
"N"      -   N   antigén a vörösvértesten- genotípus LNLN  
"MN"   -   M és N   antigén a vörösvértesten- genotípus LMLN


Ember - Sarlósejtes vérszegénység

hemoglobin génjei: Hb
HbAHbA    -     normál
HbSHbS     -     fatális anémia, vérsejtek sarlósak
HbAHbS    -      nincsen anémia, a vörösvértestek csak alacsony O 2 koncentrációnál sarló alakúak
       Anémia szempontjából: Hb A domináns
      Vörösvértestek alakja szempontjából: HbA részlegesen domináns
      Maga a hemoglobin szempontjából: HbA kodomináns
  HbA és HbS a hemoglobin különböző formáit kódolják

       Gélen futtatva:    normál egyedeknél csak két  HbA sáv
       heterozigóta: két sáv-  Hb A   HbS
       sarlósejtes: csak Hb S sáv

      Kodominancia és inkomplett dominancia kissé esetleges. Nagyban függ attól, hogy a fenotípust milyen szinten:    szervezet, sejt, molekulák szintjén vizsgálják.

Lényeges:
     A teljes dominancia vagy recesszivitás nem lényegi szempontok a Mendeli törvények szempontjából. A törvények a gének öröklődésének mintázatára nem funkciójára  vonatkoznak .

Többszörös allélizmus

     Korán kiderült: lehetséges, hogy egy génnek nemcsak két, hanem több formája is létezhet a populációkban. A jelenség neve többszörös allélizmus (multiple allelism). Az egyes gének alléljait allélsoroknak vagy allélikus szériák nak nevezzük.

      ABO vércsoport - humán vonatkozás ( IA, IB, i)
 
A nyulak C génje

    C    - normál szín
    cch - csincsilla - halvány szürke
    ch - himalája, albínó fekete fülekkel, és lábakkal
    c    - albínó

 Dominanciaviszonyok a C gén allélsorán belül

    bundaszín            lehetséges 
      fenotípus            genotípus
_______________________________________________
    normál               CC, Ccch, Cch, Cc
    csincsilla            cchcch,cchch, cch c
    himalája              c hch, chc
    albínó                cc

Az allélizmus vizsgálata 
      Alapkérdés : Hogyan tudhatjuk meg, hogy különféle fetotípusokat egy gén alléljai determinálnak  = Mi a tesztje az allélizmusnak?
      Ha egy széria tagjai a vizsgált allélok, és domináns - recesszív párok, 
F2-ben mendeli monohibrid számarányok jelentkeznek, ha páronként összekereztezzük őket.
pld.  léteznek Drosophilá nál tisztán tenyésző vonalak, amelyeknek szeme
        fehér
        barackszínű
        vörös színű
P  vörös X barackszínű        P  vörös X  fehér
    F1 vörös                               F1  vörös
   F2  3 vörös: 1 barack              3 vörös: 1 fehér
       
 P  barack X  fehér
        F1  barack
        F2      3 barack: 1 fehér
    
w-white         wa- white apricot- barack         w+- vörös      egy allélsor tagjai - monohibrid számarányok alapján

Dominanciaviszonyok 
w+     >   wa   >   w     -     egy gén alléljai

A jelölések szabályai a rendszertől függenek!

Lóherék mintázata

4-5.ábra

Egy allélsorozat határozza meg a lóherék V-szerű mintázatát(rákattintva nagyítható)

A növények inkompatibiltási alléljai

      Évezredek óta tudott, hogy bizonyos növények nem önbeporozhatók - az egy azon növényen található pollen nem termékenyítheti meg a női gamétákat. Ugyanezek a növények azonban biztosan nem sterilek, mivel bizonyos más növényeket megtermékenyíthetnek. A jelenség neve  

    self inkompatibility = ön-inkompatibilitás v. összeférhetetlenség.
     A növényeknél számos inkopatibilitási rendszer genetikai alapját tárták fel - szép példák a többszörös allélizmusra.
    cseresznye
    dohány        egyes növények nagyon sok allél közül
    petúnia
    primula
     
  • teljes inkompatibilitás - ha pl. S1S2növény bibéjére saját, vagy másik S1S2 növényről hullik pollen, egyetlen pollen sem hajt tömlőt
  • szemi kompatibilitás ha pl. S1S2 növény bibéjérei S1S3 növényről hullik pollen, csakis S3 pollenek hajthatnak tömlőt
  • teljes kompatibilitás áll fenn, ha pl. S1S2 növény bibéjére  S3S4 növényről hullik pollen, minden pollen hajthat tömlőt
     Ha tehát a pollenben olyan S allél, amely jelen van az anyában - nem hajt tömlőt

        Rengeteg allél - > 50 Primula és  néhány más faj > 100

       Rendszerek kialakulásának oka talán az, hogy a beltenyésztés hátrányos, ezért szelekció ellene

    Fontos:
Egy génnek számos formája lehet. A jelenség neve: többszörös allélizmus . Az allélok allélsort (allelic series) alkotnak. A sor tagjai bármilyen típusú domianciaviszony ban állhatnak egymással.

Letális allélok

      Normál egér: sötét színű szőrzet.1904 Cuenot: világos szőrzetű "yellow" (y) egérrel foglalkozott. 

yellow  X  normál > F1 --- 1 yellow : 1 normál

Következtetések:

1.)    1 gén határozza meg a fenotípust
2.)    yellow egér, heterozigóta
3.)    a "yellow" allél domináns
komplikációk: yellow  X  yellow    >     F1    2/3 yellow               1/3 normál
                     
  Fontos
1.) eltérés a mendeli számarányoktól
2.) sohasem az összes egér yellow!    homozigóta "yellow" egér nincsen!

Cuenot javaslata:
    egyik homozigóta kategória elpusztul!!
    jelölésekkel:

    AY domináns A-hoz viszonyítva a szőrszín tekintetében
    de! AY "recesszív letális" - az "életképesség" terén.

     AY A  X  AYA >    1/4  AA
                                 2/4 AYA
                                 1/4 AYAY  embrióként elpusztul

      zigóták szintjén    1:2:1
      kisegerek szintjén    2:1

     Hipotézis megerősítése: terhes nőstények méhében az embriók 1/4 -e elhalt.
     Tehát  A Y allél 2 tulajdonságot érint: 

1.) szőrszín
 2.) túlélés
     Azokat a géneket, amelyek két különböző fenotipikus jelleget érintenek pleiotrop(ikus) géneknek nevezzük. Nagyon valószínű, hogy az AY pleiotrop allél mindkét hatása ugyanarra az okra vezethető vissza. Ugyanaz a tényező okozhat sárga szőrt 1 dózisban és letalitást 2 dózisban.
     Farkatlan Manx macska
        ML M   > gerinc fejlődése nem normális R farkatlanság
        ML ML   > 2 dózisa a génterméknek letalitáshoz vezet.
 

4-8.ábra

A farkatlan Manx macska 

     Sokféle letális allél létezik:

1.) felismerhető fenotípus heterozigótában (AY, ML)
2.) domináns letális > heterozigóta elpusztul (különböző életszakaszokban lehetséges)
3.) heterozigótán semmi hátható hatás > teljesen recesszív letalitás
      Letális allélok különböznek abban is, mikor fejtik ki hatásukat . Emlősöknél pl.: minden valószínűség szerint minden genomban van néhány recesszív letális allél. Lehetnek letálisok, amelyek méhen belüli halált, gyermek vagy felnőttkori halált okoznak. 
     A káros és halálos allélok összességét az egyedekben a populáció genetikai terhének ( genetic load) nevezzük.
     A halálhoz az események láncolata vezet. Pl.fenilketonuriánál ( PKU)  fontos kémiai reakciók hiánya okozza a bajt. 
     Lehet az ok stukturális deffektus pl. patkányoknál egy letális allél abnormális porcokat okoz több lépésben: beteg tüdő > szívnagyobbodás stb.  
     A letalitás gyakorta függ a környezettől
- bizonyos allélek bármilyen körülmények között letálisak
- mások csak bizonyos környezetben "kondicionális letalitás"
    Gyakori: a mendeli számarányok torzulnak az egyik allél által előidézett csökkent életképesség miatt. 
 
A a   X   aa
Jósolt:      50%  Aa
                50%  aa

megjelenik 55:45    v.    60:40%-os arány is

      a allél "szubvitális"  vagy  "szemiletális"  -  a letalitás csak néhány egyedben nyilvánul meg.
     -100%-ban megnyilvánulhat   -  géntől
                                                    -  többi géntől
                                                    - környezettől    függően.


folytatás - több gén egy jelleg -