Нулевой аллель
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2017 г. ) |
Нулевой аллель — это нефункциональная аллель (вариант гена ) , вызванная генетической мутацией . Такие мутации могут вызвать полное отсутствие производства соответствующего генного продукта или продукт, который не функционирует должным образом; в любом случае аллель можно считать нефункциональной. Нулевой аллель нельзя отличить от делеции всего локуса исключительно на основании фенотипических наблюдений. [ 1 ]
Мутантный аллель, который не производит транскрипт РНК , называется нулевым РНК (показано с помощью нозерн-блоттинга или секвенирования ДНК делеционного аллеля), а тот, который не производит белка, называется нулевым белком (показано с помощью вестерн-блоттинга ). Генетический нулевой или аморфный аллель имеет тот же фенотип, когда он гомозиготен , и когда он гетерозиготен с дефицитом, который разрушает рассматриваемый локус. Генетический нулевой аллель может быть как нулевым белком, так и нулевым РНК, 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 оказывать благотворное воздействие. [ 3 ] такие как повышенный индекс урожая полукарликового риса времен зеленой революции, вызванный нулевыми аллелями в GA20ox-2. [ 4 ]
Доказательство
[ редактировать ]Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
[ редактировать ]Микросателлитный нулевой аллель представляет собой 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 при ПЦР-амплификации для связывания с этими повторами нуклеотидных последовательностей и используются в качестве генетических маркеров. [ 6 ] [ 5 ] Праймеры отжигаются с обоих концов локуса и получаются из исходных организмов в геномной библиотеке. Отличие от эталонных последовательностей (из-за генетических мутаций) приводит к плохому отжигу праймеров, поэтому невозможно использовать маркер, представляющий нулевой аллель. [ 6 ]
Анализ отцовства
[ редактировать ]Убедительные доказательства наличия нулевых аллелей были впервые обнаружены при анализе медведей в 1995 году. [ 7 ] В этом анализе было установлено, что известный родитель гомозиготен по определенному локусу, но произвел потомство, которое выражало другой «гомозиготный» генотип. [ 5 ] Этот результат привел к выводу, что родитель и потомок были гетерозиготны по изучаемому локусу. [ 7 ]
Примеры
[ редактировать ]Нулевые аллели или гены были изучены у различных организмов, от красных сосен Миннесоты до Drosophila melanogaster и мышей. Нулевые аллели трудно идентифицировать, поскольку гетерозиготный индивидуум по одному нулевому аллелю и одному активному аллелю фенотипически неотличим от гомозиготного индивидуума с обоими активными аллелями. [ 8 ] Другими словами, нулевой аллель можно идентифицировать только с фенотипической точки зрения, если человек гомозиготен по нулевому аллелю. Исследователи смогли обойти эту проблему, используя детальный электрофорез , гель-анализы и хромосомные манипуляции. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
- Аллендорф и др. изучили ферментативную активность семян красной сосны одного и того же вида, собранных с двух разных насаждений в Миннесоте. Две группы деревьев рассматривались как одна популяция, поскольку не наблюдалось никаких отклонений от ожидаемой частоты генотипов, как и следовало ожидать, если бы популяции расходились друг от друга. [ 8 ] Многие различные локусы были протестированы на ферментативную активность с использованием специального метода гель-электрофореза. [ 11 ] Аллели, которые продуцировали фермент, лишенный каталитической активности, были обозначены как нулевые аллели. Всего у красной сосны было протестировано 27 локусов, и в 3 из этих локусов были обнаружены нулевые аллели. [ 8 ]
- Популяция Drosophila melanogaster из Роли, Северная Каролина, подвергалась генетическим манипуляциям Voelker et al. в 1980 году, чтобы определить наличие и частоту нулевых аллелей. Эксперимент заключался в том, чтобы сделать хромосому дикой мухи гетерозиготной с использованием вариантов подвижности в наблюдаемом локусе. Если манипулируемый аллель (теперь гетерозиготный) не имел гетерозиготного фенотипа, предполагалось, что аллель равна нулю. Эти потенциальные нулевые аллели затем были подтверждены, когда они не смогли создать гетерозиготный электрофоретический паттерн. Всего было протестировано 25 локусов, из них 5 локусов были Х-сцепленными, а остальные 20 аутосомными. В X-сцепленных локусах не было обнаружено нулевых аллелей, но 13 из 20 аутосомных локусов содержали нулевые аллели. [ 9 ]
- Во многих различных экспериментах использовались генетические манипуляции для индукции нулевых аллельных мутантов 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 различались только исследуемым геном Igf-1. [ 10 ] и IGF-2 . [ 12 ] В обоих экспериментах использовался процесс мутагенеза, при котором генетическое содержимое организма изменяется, чтобы создать особей с различными комбинациями нулевых мутаций. [ 10 ] [ 12 ] Наблюдая за последствиями различных комбинаций неактивных аллелей, исследователи смогли сделать вывод о роли инсулиноподобных факторов роста в развитии мышей. Эксперимент с Igf-1 показал, что помимо его роли после рождения, он также имеет основополагающее значение в развитии эмбриона и дифференцировке клеток. [ 10 ]
- Одним из примеров нулевого аллеля является аллель группы крови «О» в системах групп крови человека A, B и O. Аллели экспрессируются , А- антигена и В-антигена кодоминантны , поэтому они оба фенотипически если оба присутствуют. Однако аллель О-группы крови представляет собой мутированную версию аллеля А-антигена с одной пары оснований изменением из-за генетической мутации . Белок , кодируемый аллелем О, ферментативно неактивен, и поэтому аллель О фенотипически экспрессируется у гомозиготных ОО индивидуумов в виде отсутствия какого-либо антигена в крови. Таким образом, мы можем рассматривать аллель группы крови О как нулевой аллель. [ 13 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Питер., Снустад, Д. (2012). Генетика . Симмонс, Майкл Дж. (6-е изд., Международная студенческая версия). Сингапур: Уайли. ISBN 978-1118092422 . OCLC 770517281 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Ачили, Доменико; Драго, Джон; Ли, Эрик; Джонсон, Марк; Круто, Марта; Сальваторе, Паола; Асико, Лауреано; Хосе, Педро; Тейлор, Симеон; Вестфаль, Хайнер (12 января 1996 г.). «Ранняя неонатальная смерть у мышей, гомозиготных по нулевому аллелю гена рецептора инсулина». Природная генетика . 12 (1): 106–9. дои : 10.1038/ng0196-106 . ПМИД 8528241 . S2CID 5610177 .
- ^ Монро, Джей Грей; Маккей, Джон; Вайгель, Детлеф; Наводнение, Падраик (11 февраля 2021 г.). «Популяционная геномика адаптивной потери функции» . Наследственность . 126 (3): 383–395. дои : 10.1038/s41437-021-00403-2 . ПМЦ 7878030 . ПМИД 33574599 .
- ^ Танака; Нисимура; Исияма; Куш; Китано 2002 Сасаки; Уэгути - ( ) . : 10.1038 416701a.PMID / 11961544 .S2CID . 4414560
- ^ Перейти обратно: а б с д Дакин, Э.Э.; Ависе, JC (4 августа 2004 г.). «Микросателлитные нулевые аллели в анализе происхождения» (PDF) . Наследственность . 93 (5): 504–509. дои : 10.1038/sj.hdy.6800545 . ISSN 1365-2540 . ПМИД 15292911 .
- ^ Перейти обратно: а б Прайммер, ЧР; Мёллер, АП; Эллегрен, Х. (август 1995 г.). «Разрешение генетических связей с помощью микросателлитных маркеров: система проверки происхождения ласточки Hirundo Rustica». Молекулярная экология . 4 (4): 493–498. дои : 10.1111/j.1365-294x.1995.tb00243.x . ISSN 0962-1083 . PMID 8574445 . S2CID 28574614 .
- ^ Перейти обратно: а б Паэткау, Д.; Стробек, К. (1 августа 1995 г.). «Молекулярная основа и история эволюции нулевой аллели микросателлита у медведей». Молекулярная экология . 4 (4): 519–520. дои : 10.1111/j.1365-294x.1995.tb00248.x . ISSN 1365-294X . ПМИД 8574449 . S2CID 33072622 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Аллендорф, Фред В.; Кнудсен, Кэти Л.; Блейк, Джордж М. (март 1982 г.). «Частоты нулевых аллелей в ферментных локусах в природных популяциях Ponderosa и Red Pine» . Генетика . 100 (3): 497–504. дои : 10.1093/генетика/100.3.497 . ISSN 0016-6731 . ПМК 1201825 . ПМИД 17246067 .
- ^ Перейти обратно: а б Фёлкер, РА; Лэнгли, Швейцария; Браун, Эй Джей; Ониши, С.; Диксон, Б.; Монтгомери, Э.; Смит, Южная Каролина (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. Бибкод : 1980PNAS...77.1091V . дои : 10.1073/pnas.77.2.1091 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 348430 . ПМИД 16592770 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Лю, Япония; Бейкер, Дж.; Перкинс, А.С.; Робертсон, Э.Дж.; Эфстратиадис, А. (8 октября 1993 г.). «Мыши, несущие нулевые мутации генов, кодирующих инсулиноподобный фактор роста I (Igf-1) и рецептор IGF 1 типа (Igf1r)» . Клетка . 75 (1): 59–72. дои : 10.1016/s0092-8674(05)80084-4 . ISSN 0092-8674 . ПМИД 8402901 . S2CID 42023430 .
- ^ Клейтон, JW; Третьяк, Д.Н. (1 августа 1972 г.). «Амин-цитратные буферы для контроля pH при электрофорезе в крахмальном геле». Журнал Совета по исследованиям рыболовства Канады . 29 (8): 1169–1172. дои : 10.1139/f72-172 . ISSN 0015-296X .
- ^ Перейти обратно: а б Райт, Кристофер Дж.; Вертер, Джордж А. (1 октября 1995 г.). «Инсулиноподобный фактор роста-I и эпидермальный фактор роста регулируют белок-3, связывающий инсулиноподобный фактор роста (IGFBP-3) в линии клеток кератиноцитов человека HaCaT» . Журнал исследовательской дерматологии . 105 (4): 602–607. дои : 10.1111/1523-1747.ep12323716 . ПМИД 7561166 .
- ^ Дин, Лаура (2005). Группа крови АВО . Национальный центр биотехнологической информации (США).