Language
Country/Area
No result found
Тайна генетического разнообразия: знаете ли вы, сколько аллелей у каждого человека?
В генетике аллель или аллеломорф относится к варианту формы нуклеотидной последовательности в определенном сайте (или локусе) молекулы ДНК. Эти аллели могут различаться в одном положении из-за однонуклеотидного полиморфизма (SNP) и могут включать вставки и делеции, длина которых может составлять тысячи пар оснований. Хотя большинство аллелей не вызывают существенных изменений в функции продукта гена, некоторые аллели вызывают заметные изменения фенотипических характеристик, таких как другой цвет или внешний вид.
Классическим примером является открытие Грегора Менделя о том, что белый и фиолетовый цвета цветков гороха обусловлены геном с двумя аллелями. Почти все многоклеточные организмы в определенный момент своего биологического жизненного цикла диплоидны, то есть имеют два набора хромосом. Для данного локуса организм является гомозиготным по аллелям, если две хромосомы содержат одни и те же аллели, и гетерозиготным, если аллели разные.
Популярные определения «аллели» обычно относятся только к различным аллелям в гене. Например, группа крови АВО контролируется геном АВО, имеющим шесть общих аллелей (вариаций). В популяционной генетике фенотип гена ABO почти каждого человека представляет собой некоторую комбинацию этих шести аллелей.
Во многих случаях генотипическое взаимодействие между двумя аллелями можно охарактеризовать как доминантное или рецессивное, в зависимости от того, на какую гомозиготу больше похожа гетерозигота. Когда гетерозигота неотличима от гомозиготы, экспрессируемый аллель называется «доминантным», а другой — «рецессивным». Степень и характер доминирования различаются в зависимости от локуса. Впервые этот тип взаимодействия был формально описан Менделем.
Однако многие признаки не подходят под эту простую классификацию, а многие фенотипы объясняются моделями кодоминирования и полигенного наследования. Иногда термин «аллель дикого типа» используется для описания тех аллелей, которые, как считается, способствуют приобретению типичного фенотипа, например, в «диких» популяциях Drosophila melanogaster.
Исторически считалось, что аллели «дикого типа» вызывают доминантные, распространенные и нормальные фенотипы, тогда как «мутантные» аллели вызывают рецессивные, редкие и часто вредные фенотипы. Однако теперь понятно, что большинство локусов высоко полиморфны и обладают множеством аллелей, частота которых варьируется в разных популяциях.
Часто существуют популяции или виды, которые содержат несколько аллелей в каждом локусе. Частота генотипа также связана с долей определенного аллеля. Некоторые варианты гена, такие как нулевой аллель, не имеют нормальной функции гена, возможно, потому, что они не экспрессируются или экспрессируемый белок неактивен.
Например, локус углеводного антигена группы крови АВО человека контролируется тремя аллелями: IA, IB и i, которые определяют совместимость переливания. У каждой особи имеется 6 возможных генотипов, и эти генотипы производят 4 возможных фенотипа: тип A (продуцируемый генотипами IAIA и IAi), тип B (продуцируемый генотипами IBIB и IBi), тип AB (продуцируемый генотипами IBIB и IBi), вырабатываемый IIAIB генотип) и тип О (продуцируемый генотипом II). Теперь известно, что каждая аллель A, B и O на самом деле представляет собой отдельный набор из нескольких аллелей.
При определении групп крови человека по системе ABO исследователи обнаружили, что разнообразие групп крови обусловлено не только тремя основными аллелями. Каждый аллель A, B и O также имеет разнообразие, обусловленное более чем 70 различными последовательностями ДНК.
Частоту генотипов можно использовать для прогнозирования соответствующих частот генотипов, что можно понять на основе принципа Харди-Вайнберга. Когда в локусе имеется только две аллели, частоту генотипа можно выразить как простое соотношение.
Если имеется несколько аллелей, количество возможных генотипов в диплоидном локусе можно выразить формулой. Таким образом, понимание эффектов и потенциальных рисков этих различных аллелей на самом деле очень сложно.
Некоторые генетические заболевания развиваются потому, что человек наследует два рецессивных аллеля. К рецессивным генетическим заболеваниям относятся альбинизм, муковисцидоз и др. Кроме того, для некоторых заболеваний, таких как болезнь Хантингтона, требуется только один доминантный аллель, чтобы вызвать генетические проблемы.
Наконец, хотя в настоящее время мы фокусируемся главным образом на генетической экспрессии генов, эпигенетические метки, такие как метилирование ДНК, также могут наследоваться между конкретными участками генома. Это явление называется эпигенетическим наследованием трансгенов и показывает сложность генетического разнообразия.
Итак, мы не можем не задаться вопросом: среди такого разнообразия аллельных вариаций сможете ли вы распознать ту, которая лучше всего отражает ваши собственные характеристики?
