Фогель, Мотульски - Генетика человека - 1 (947311), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Генотипы Я ам( + ли Я ч-( + + фенотипически нлснтичны: в обоих случаях глаза несколько меньше, чем у дикого типа, и имеют неровную поверхность (Рис. 3.29,А). О другой стороны, генотип Я Ь ( Ч- ам обусвовлнваеч намного белес сильное нарушение фенотнпа: глаза у таких мух очень маленькие, грубые, а крылья имеют аномальные жилки (рис. 3.29,Б). Обьяскеяие в терминах молекулярной 6«ологии. Биохимическая природа мутаций л(аг и ал(егоИ нс изучалась. С другой стороны, было известно, что у грибов, бактерий и фагов генетическая рекомбинация внутри функциональных генов, т.е.
внугрн областей ДНК, несущих информацию об одной полипептидной цепи,— вполне нормальное явление. В настоящее время цис-транс-эффект рассматривают как следствие проявления двух мутаций. неспособных дополнять друг друга функционально, т.е. расположенных внутри одного н того жс струк- 3.
Формальная генетика человека 207 Рвс. 3.29. ((«г-»гравг-эффект мутаций 5 (ггаг) и ам (агггги(«7 у Ргогирййа те(ивииаггег г( Яагг(» + (чггг-конфигурация): е 5 +,' + ан (трансконфигурация). Отметим, чзо у гаранг гетеро»аготы глаза меньше и жилки на крыльях релуцированы 1764). но сцеплены.
При этом они мог.ут дополнять друг друга функционально, но не обнаруживают Лис-транс-эффекта. Показано, что у бактерий, подобных Е. си((, гены, контролирующие отдельные звенья в цепи последовательно действуюгцих ферментов, тесно сцеплены между собой и расположены в хромосоме в соответствии с последовательностью метаболических превращений. Их активность подчиняется общему регулирующему механизму с одним оператором и промотором ("1171. Несколько генов могут быть тесни а(галены.
Часто оказывается, что мутации, затрагивающие родственные функции, тес- турного гена. В то же время функциональное взаимодополнение двух мутаций свидетельствует о том, что данные мутации расположены в разных функциональных генах.
Анализ этого явления заставил Бензера (1957) 15б9) заменить единый ~ермин «ген» (единица мутации, рекомбинации и функции) тремя терминами: лгугпин-наименьшая единица мутации; рекин — наименьшая единица рекомбинации и г(острин-(ог К«смирине-эффект) — наименьшая единица функции. Однако введение в генетическую терминологию этих понятий не привело к исчезновению термина гиен», который употребляется чаше всего в смысле «цистрон»; при этом подразумевается, что он имеет множество мутационных сайгон и может разделяться рекомбинацией.
Сейчас накоплены данные о том, что у высших организмов ген как функциональная единица на самом делс много длиннее, чем последовательность ДНК. непосредственно кодирующая структуру определенного полипептида. Ген содержит также длинные участки ДНК с регуляторной функцией, которые обнаруживают яиг-транс- эффект, а также сегменты ДНК на концах «структурного» гена, которые также могут быть вовлечены в регуляцию (разд. 2.3.5). 3.5.2.
Некоторые особенности генетической карты человека Типы генных кластеров. Прн поверхностном знакомстве с генетической картой человека может возникнуть впечатление, что большинство покусов распределены в значительной мере случайно. Однако имеются исключения: !) локусы 7-, б- н б-глобинов человека тесно сцеплены; 2) иммуноглобулиновый район содержит несколько покусов, ответственных за синтез 7-глобулиновых полипептидных цепей. В обоих случаях возможен генетический анализ как на основе известных аминокислотных последовательностей соответствующих белков, так и на уровне нуклеотндных последовательностей внутри транскрибируемой цепи ДНК, что позволяет найти 208 3. Формальная генетика человека щраницы» между тесно сцепленными 1енами; 3) в хромосоме 1 локализовано не менее четырех генов, вовлеченных в контроль гликолитическог о пути; 4) ряд генов, контролирующих близко- родственные ферменты, оказываются тесно сцепленными: например, тены панкреатической амилазы и амилазы слюны локализованы в хромосоме 1; к той же хромосоме относятся гены гуанилаткиназы; 5) известно, что гены красно-зеленой цветовой слепоты расположены в одном н том же кластере Х-хромосомы, и хотя между ними иногда наблюдается кроссинговер, есть данные, указывающие на то, что эти гены расположены очень близко друг к другу; 6) иная, совершенно отличная от предшествующих группа представлена генами поверхностных антигенов (главным образом ангигенов эритроцитов), участвующих в реакциях антиген — антитело.
Примерами могут служить подтипы внутри системы групп крови В!г; 7) исключением является и кластер генов, участвующих в контроле иммунного ответа. Это кластер генов МНС (главный комплекс гисгосовместимости) и различных компонентов комплемента в хромосоме 6.
У человека генные кластеры пока не выявлены. Как уже упоминалось выше, у бактерий функционально родственные гены часто тесно сцеплены: они находятся под общим контролем внутри оперона. Логично предположить, что такие опсроны есть и у человека. Однако имеющиеся в настоящее время данные не дают оснований для такого вывода. Известно, например, что у бактерий гены галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы и галактокиназы относятся к одному оперону. У человека эти гены расположены в хромосомах 3 н 17 соответственно. Аналогично ген О6РР человека локализуется в Х-хромосоме, а ген 6-РОР, контролирующий следующий этап биохимического пути, в хромосоме 1. Попытки найти у человека мутации регуляторных генов, так часто встречающиеся у бактерий, тоже до сих пор не увенчались успехом.
Означает ли это, что модель Жакоба — Моно регуляции генов, хорошо изученная у бактерий, неприменима к высшим организмам, подобным человеку? К этой проблеме мы вернемся в разд. 4.7. 3.5.3. Почему сушесгвуют класгергы генов? Генные кластеры- реэультагэг эволюционного процесса. В некоторых случаях кластеризация генов отражает историю эволюционного развития.
Допустим, на ранних этапах эволюции существовал один покус, затем произошла дупликация гена и появилась возможность функционального расхождения. Первая дупликация подготовила почву для последующих дупликаций на основе механизма неравного кроссннговера (разд. 3.5.8) и, следовательно, для дальнейшей функциональной специализации. В отсутствие хромосомных перестроек гены в пределах кластера остаются тесно сцепленными. Неизвестно, однако, является ли это необходимым условием их правильного функционирования. Возможно, что в ряде случаев это и так, однако для понимания феномена кластеризации вовсе необязательно постулировать тесное сцепление: достаточным оказывается объяснение с эволюционной точки зрения, Например, гены некоторых изоферментов расположены в разных хромосомах, например, ген лактатдегидрогеназы (1.РН) А локализован в хромосоме 11, а ЬРН — в хромосоме 12.
Это может быть следствием полиплоидизации на ранних этапах эволюции или следствием хромосомной перестройки спустя некоторое время после дупликации гена. Гены и-глобиновой группы у человека, очевидно, родственны по происхождению генам бъ !3- и у-глобинов, однако они не сцеплены. Гены цветового зрения. Расположенные в Х-хромосоме гены цветоаномалий — протанопии и дейтеранопии-.также возникли путем ~виной дупликацин. Хотя в этом случае анализ белковых продуктов пока не возможен, поскольку эти продукты еще не идентифицированы, однако остроумные 3. Формальная генетика человека 209 эксперименты, использующие методы сенсорной физиологии и уникальные возможности человеческого глаза, приближают анализ к молекулярному уровню.
Теория Юнга Гельмгольпа,предложенная в девятнадцатом столетии, предполагает три совместно действующих механизма цветового зрения: один с максимальной чувствительностью к красному цвету, другой — к зеленому и третий -к фиолетовому — голубому. Три основных типа дефектов цветового зрения объясняются недостаточностью в одном из этих механизмов. Дефекты цветоощущения на красный и зеленый цвет встречаются в популяции довольно часто, а на фиолетовый — голубой цвет — крайне редко, н мы нс будем здесь касаться этого последнего варианта 12141.
Новые подходы, основанные главным образом на отражательной денситомстрии в сочетании с микро- лучевой методикой воздействия на сетчатку, показали, что чувствительность к красному и зеленому цвету определяется двумя разными пигментами. Они содержатся в колбочках сетчатки, причем каждая колбочка содержит только один тип пигмента, При протанопии и дейтсранопии полностью отсутствует один из этих двух пигментов, а при промежуточных типах цвето- аномалий — протаномалии и дейтсраномалии — пи~менты присутствуют в колбочках, но изменены их спектры поглощения.
Из анализа родословных известно, что имеются два набора аллелей, один для протанопии, а другой для дейтсранопии, Родословные типа указанных на рис. 3.30 и 3.31 демонстрируют генетическую независимость этих дефектов цвстоощущения, однако некоторые наблюдения свидетельствуют о наличии редких мутаций, не обнаруживаюшнх полной комплементации )" 6683.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
