اپیستاز در ژنتیک چیست؟ – در یک کلمه ساده


ژن ها قطعاتی از DNA هستند که اطلاعات پروتئین ها را ذخیره می کنند. به اشکال مختلف این ژن آلل می گویند. ارتباط بین آلل های ژن نقش مهمی در بروز علائم دارد. این رابطه می تواند مسلط و فرعی، برابر یا ناقص باشد. در پیوند غالب- مغلوب، وجود آلل غالب، ظاهر آلل مغلوب را مهار می کند. در این مورد، صفت مغلوب تنها زمانی ظاهر می شود که فرد برای آلل مغلوب هموزیگوت باشد. در پیوند هم‌توانی، هر دو آلل به یک اندازه ظاهر می‌شوند و به یک اندازه در این صفت نقش دارند. در روابط ناقص بارسیت، صفت ایجاد شده ترکیبی از صفات تک تک آلل ها است. علاوه بر آلل های یک ژن، بین آلل های ژن های مقابل نیز رابطه وجود دارد و بیان برخی از ژن ها به بیان یا مهار ژن های دیگر بستگی دارد. این رابطه اپیستازیس نامیده می شود.

رابطه بین آلل های ژن های مختلف می تواند غالب، بازدارنده، مغلوب، تکراری یا مکمل باشد. در این حالت، بیان یک ژن می تواند بیان ژن دیگر را مهار، افزایش یا کاهش دهد و یا سهم کلی در ظاهر صفت داشته باشد. در ابتدای این مقاله مجله فرادرس به تعریف اپیستاز و انواع آن می پردازیم و در پایان به نمونه هایی از انواع آن می پردازیم.

اپیستازیس چیست؟

کلمه “epistasis” در یونانی به معنای “بستگی” است. در ژنتیک، اپیستازیس وضعیتی است که در آن بیان یک ژن با بیان یک یا چند ژن دیگر تغییر می کند. به عبارت دیگر، در اپیستازیس، جهش برخی از ژن ها بر جهش ژن دیگر تأثیر می گذارد. در واقع سرنوشت جهش را محیط تعیین می کند. این شرط یکی از مصادیق نقض قوانین مندل است.

آموزش تصویری مبانی ژنتیک در ساعات فوق برنامه

کلیک

طبق قوانین مندل، هر صفت از یک ژن با دو آلل (یکی از پدر و دیگری از مادر) به ارث می رسد و ظاهر صفات هر ژن مستقل از ژن های دیگر است. اپیستازیس در شرایطی اتفاق می افتد که دو یا چند جایگاه ژنی در ایجاد یک صفت نقش دارند، وجود یک آلل در یک مکان ژنی از ظهور آلل ها در یک یا چند جایگاه ژنی جلوگیری می کند، یا وجود یک آلل در یک مکان ژن باعث می شود. ظهور آلل ها در یک یا چند جایگاه ژنی. جایگاه ژن را تغییر می دهد.

مطالب پیشنهادی:

ژنتیک و قوانین مندل – به زبان ساده

شروع به مطالعه کنید


انواع اپیستازیس

اپیستازیس به انواع غالب، مهاری غالب، مغلوب، مضاعف غالب، مضاعف مغلوب و چندگانه تقسیم می شود.

  • اپیستازیس غالب: اپیستازیس غالب یا ساده زمانی رخ می دهد که یک آلل غالب در یک جایگاه، بیان آلل های غالب و مغلوب را در جایگاه دیگر بپوشاند.
  • اپیستازیس مهاری: این وضعیت زمانی رخ می دهد که یک آلل غالب در یک مکان ژنی از بیان آلل های غالب یا مغلوب در جایگاه دیگر جلوگیری کند. در این حالت، آلل در حال تغییر معمولاً فنوتیپ ندارد و فقط سایر فنوتیپ ها را سرکوب می کند.
  • اپیستازیس مغلوب: این حالت زمانی ایجاد می شود که یک آلل غالب در یک جایگاه، بیان فنوتیپ های آللی غالب و مغلوب را در جایگاه های دیگر بپوشاند.
  • اپیستازیس مضاعف غالب: این حالت زمانی رخ می دهد که آلل یکی از دو جایگاه بیان آلل های مغلوب را در جایگاه دیگر بپوشاند.
  • اپیستازیس مغلوب مضاعف: این حالت زمانی رخ می دهد که آلل در یکی از دو جایگاه بیان آلل های غالب در جایگاه دیگر را بپوشاند.
  • اپیستازیس چندگانه یا مکمل: این وضعیت زمانی رخ می دهد که دو آلل غالب در یک یا دو جایگاه ژنی، یک هم افزایی فنوتیپی ایجاد کنند که تأثیر آن بیشتر از فنوتیپ تک تک آلل ها باشد. در این حالت هر دو آلل به یک اندازه در ایجاد صفت نقش دارند و در صورت جهش یکی از آلل ها فنوتیپ ایجاد نمی شود.

نمونه هایی از اپیستازیس

در این قسمت از مجله فرادرس به نمونه هایی از اپیستاز می پردازیم.

فیلم آموزشی ژنتیک مولکولی در دوره

کلیک

رنگ پوست رتریورهای لابرادور نمونه ای از اپیستازیس مغلوب است. در این حیوانات، جایگاه B یکی از پروتئین های مهم مسیر سنتز ملانین را کد می کند. آلل B این ژن غالب است و رنگ بدن تمام سگ های دارای این آلل (-B) سیاه است. آلل b مغلوب است و تمام سگ های دارای ژنوتیپ bb رنگ بدن قهوه ای دارند. پروتئین منبع E ذخیره ملانین را در مو کنترل می کند و بیان حداقل یک آلل E برای ذخیره رنگدانه های سیاه یا قهوه ای در مو لازم است.

در نتیجه ملانین در موهای سگ های دارای ژنوتیپ ee ذخیره نمی شود. حتی اگر آلل B در این حیوانات بیان شود. به همین دلیل رنگ پوست آنها سفید یا زرد روشن است. در این مورد، ژنوتیپ ee اپیستازی به آلل های b و B است و در حیوانات هموزیگوت این آلل ها را پوشش می دهد. جدول زیر انواع ژنوتیپ و فنوتیپ این صفت را نشان می دهد.

ردیف های سفید جدول نشان دهنده ژنوتیپ های گامت است. ژنوتیپ و رنگ سگ های فحلی حاصل از جفت گیری این گامت ها در خانه های دیگر جدول نشان داده شده است.

رنگ برخی از گیاهان کدو یکی از نمونه های اپیستازی غالب است. در این گیاهان، آلل در جایگاه B رنگ گیاه را تعیین می کند. آلل B این ژن غالب و گیاهان با ژنوتیپ _B زرد رنگ هستند. اما آلل b آن مغلوب است و گیاهان با ژنوتیپ bb سبز رنگ هستند. در حضور آلل غالب در جایگاه A گلی تولید نمی شود و رنگ گیاه سفید است. جدول زیر انواع فنوتیپ ها و ژنوتیپ های این صفت را نشان می دهد.

هر خانه جدول ژنوتیپ و رنگ گیاهان کدو تنبل را نشان می دهد که حاصل جفت گیری گامت های مختلف ژن های A و B است.

رنگ بوته های گندم یکی از مصادیق دو برابر شدن اپیستازیس است. بیوسنتز رنگ قرمز در این گیاهان به ژن های زیادی بستگی دارد که یکی از آنها را A و دیگری B را در نظر می گیریم. همه گندم هایی که دارای آلل A یا B هستند طبیعی هستند. اما رنگ گیاهان با ژنوتیپ مغلوب برای هر دو آلل سفید است. در این حالت هر دو آلل پروتئین هایی با عملکرد یکسان تولید می کنند و با جهش یک آلل یک فنوتیپ طبیعی ایجاد می شود.

برای درک بهتر اپیستازیس مهاری، فرض کنید در مگس سرکه سه رنگ چشم قرمز ($$W^{+}_ {-}$$)، سفید ($$W^{-}/W^{ -}$$) است. و قرمز – سفید وجود دارد ($$W^{m}/W^{m}$$ یا $$W^{m}/W^{-}$$). اپیستازیس مهاری غالب باعث می شود که رنگ چشم مگس سرکه با چشم قرمز-سفید عمدتاً قرمز یا عمدتاً سفید باشد. در اپیستازیس غالب مهاری، آلل مهاری (S) اثر فنوتیپ جهش یافته را می پوشاند. اگر آلل جهش یافته در مگس سرکه را $$W^{m}$$ در نظر بگیریم، فقط مگس سرکه دارای چشم های قرمز-سفید است که برای هر دو آلل هموزیگوت مغلوب است ($$W^{m}W^{m}|S ^ {+} S^+$$).

جفت گیری دو مگس سرکه برای هر دو آلل هموزیگوت هستند، مگس سرکه با چشمان قرمز و ژنوتیپ هتروزیگوت تولید می کند. در جفت گیری دوم، مگس سرکه از والدین هتروزیگوت یک فنوتیپ قرمز چشم و قرمز-سفید چشم را نشان می دهد. در این مگس سرکه، حتی اگر آلل $$Su^-$$ وجود داشته باشد، بیان آلل سفید مهار می شود.

در اپیستازیس مغلوب مهاری، آللی که فنوتیپ جهش یافته را مهار می کند، نسبت به آللی که فنوتیپ غالب و جهش یافته است مغلوب است. این دو آلل بازدارنده برای مهار فنوتیپ قرمز و سفید چشم مورد نیاز هستند. بنابراین، حتی اگر آلل $$W^+$$ وجود داشته باشد، چشم مگس سرکه قرمز است. در این مورد، آلل بازدارنده بیان الل $$Su^-Su^-$$ را در حالت هموزیگوت مهار می کند. در نتیجه، رنگ چشم $$W^{m}W^{m}|S^{-} S^-$$ Drosophila سفید است.

آلل بازدارنده $$$Su^-$ نسبت به آلل های $$Su^-$$ و $$W^m$$ مغلوب است و آلل $$W^+$$ مغلوب آلل $$W^m است. $$ و $$S ^-$$ غالب است. در نتیجه، حتی اگر یک آلل $$W^+$$ در مگس سرکه وجود داشته باشد، رنگ چشم قرمز خواهد بود.

برای درک بهتر اپیستازیس چندگانه، مسیر بیوشیمیایی را در نظر بگیرید که در آن یک ماده بی رنگ اولیه توسط ژن A به ماده بی رنگ دیگری تبدیل می شود. سپس ماده بی رنگ جدید توسط ژن B به رنگدانه تبدیل می شود. در نتیجه جهش یک یا هر دو ژن، رنگدانه ای تشکیل نمی شود. بنابراین در ژنوتیپ های A-bb، -aaB و aabb هیچ رنگدانه ای تولید نمی شود. جدول زیر انواع ژنوتیپ ها و فنوتیپ های این مسیر بیوشیمیایی را نشان می دهد.

سوالات متداول

در این قسمت از مجله فرادرس به تعدادی از سوالات در مورد اپیستاز پاسخ می دهیم.

اپیستاز مثبت و منفی چیست؟

اپیستاز مثبت به شرایطی گفته می شود که تغییر ایجاد شده عملکرد بهتری در ارگانیسم ایجاد کرده و به نفع آن باشد. اپیستازیس منفی وضعیتی است که در آن تغییر ایجاد شده منجر به بدتر شدن عملکرد ارگانیسم شده و برای آن مضر است.

اپیستازیس آنتاگونیست و سینرژیست چیست؟

اپیستازیس آنتاگونیستی به وضعیتی گفته می شود که اثر دو جهش کمتر از اثر هر جهش فردی باشد و اپیستازیس هم افزایی وضعیتی است که اثر دو جهش بیشتر از اثر جهش فردی باشد.

اپیستازیس در ژنتیک چیست؟ – به زبان ساده برای اولین بار در مجله فرادرس. به نظر می رسد.