Однородительское наследование

Однородительское наследование — неменделевская форма наследования, заключающаяся в передаче генотипов от одного родительского типа всему потомству. То есть все гены потомства будут происходить только от матери или только от отца. Это явление чаще всего наблюдается в эукариотических органеллах, таких как митохондрии и хлоропласты . Это связано с тем, что такие органеллы содержат собственную ДНК и способны к независимой митотической репликации, не допускающей кроссинговера с ДНК другого родительского типа. Хотя однородительское наследование является наиболее распространенной формой наследования органелл, появляется все больше свидетельств разнообразия. Некоторые исследования показали, что в клетках существует двойное однородительское наследование (DUI) и двуродительская передача. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что даже при наличии двуродительского наследования кроссинговер не всегда происходит. Более того, есть свидетельства того, что форма наследования органелл часто менялась с течением времени. Однородительское наследование можно разделить на несколько подтипов в зависимости от пути наследования. ^[1]^[2]

Примеры

Органеллы

Хотя большинство субклеточных частей эукариот не имеют собственной ДНК и не способны к репликации независимо от ядра, есть некоторые исключения, такие как митохондрии и хлоропласты. Эти органеллы не только способны к независимой репликации, трансляции и транскрипции ДНК, но, как известно, они наследуют гены только от одного родительского типа. В случае митохондрий материнское наследование является практически исключительной формой наследования. Хотя при оплодотворении яйцеклетки митохондрии переносятся в оплодотворенную клетку как яйцеклеткой, так и сперматозоидом, отцовские митохондрии обычно метятся убиквитином и позже разрушаются. ^[3] ДНК разных митохондрий, даже если они не разрушены, редко генетически рекомбинируют друг с другом. Таким образом, митохондрии у большинства животных наследуются только по материнскому типу.

История

Как и все другие генетические концепции, открытие однородительской наследственности восходит к временам священника -августинца, известного как Грегор Иоганн Мендель . Будущий «отец современной генетики» проводил дни, проводя эксперименты по гибридизации растений гороха ( Pisum sativum ) в саду своего монастыря. В течение семи лет (с 1856 по 1863 год) Мендель вырастил и протестировал около 29 000 растений гороха, что привело его к выводу двух знаменитых обобщений, известных как законы наследственности Менделя . Первый, закон сегрегации, гласит, что «когда какой-либо индивидуум производит гаметы , копии гена разделяются, так что каждая гамета получает только одну копию». Второй, закон независимого ассортимента, гласит, что « аллели разных генов сортируются независимо друг от друга во время формирования гамет». Хотя его работа была опубликована, она оставалась бездействующей, пока не была вновь открыта в 1900 году Хьюго де Фрисом и Карлом Корренсом , но только в 1909 году неменделевское наследование было даже предложено. Карл Эрих Корренс и Эрвин Баур в отдельно проведенных исследованиях растений Pelargonium и Mirabilis наблюдали зелено-белую вариацию (позже обнаруженную в результате мутаций в геноме хлоропластов ), которая не следовала менделевским законам наследования. Почти двадцать лет спустя было также обнаружено неменделевское наследование митохондриальной мутации, а в шестидесятых годах было доказано, что хлоропласты и митохондрии имеют собственную ДНК и способны к трансляции, транскрипции и репликации независимо от ядра. Вскоре после этого были открыты однородительское и двойственно однородительское наследование. ^[1]

Ужасные мутанты Neurospora

пример однородительского наследования включает мутантов Хорошо изученный Neurospora crassa . Оригинальный мутант poky был выделен Митчеллом и Митчеллом в 1952 году как спонтанно возникающий медленно растущий вариант. ^[4] Было обнаружено, что при генетических скрещиваниях фенотип поки наследуется по материнской линии. Протоперитециальный родитель считается женским (материнским) родителем Neurospora . Когда самок Poky скрещивали с самцами дикого типа, все потомство имело фенотип Poky. Когда самок дикого типа скрещивали с самцами Poky, все потомство имело фенотип дикого типа. Тот факт, что детерминанта poky передается только по женской линии, позволяет предположить, что детерминанта находится в материнской цитоплазме . В конечном итоге было показано, что первичным дефектом у мутантов poky является делеция последовательности митохондриальной ДНК , кодирующей малую субъединицу рибосомальной РНК . ^[5]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Сюй, Цзяньпин (1 декабря 2005 г.). «Наследование генов и геномов органелл: закономерности и механизмы». Геном . 48 (6): 951–958. дои : 10.1139/g05-082 . ПМИД 16391664 .
^ Бирки, CW (5 декабря 1995 г.). «Однородительское наследование генов митохондрий и хлоропластов: механизмы и эволюция» . Труды Национальной академии наук . 92 (25): 11331–11338. Бибкод : 1995PNAS...9211331B . дои : 10.1073/pnas.92.25.11331 . ПМК 40394 . ПМИД 8524780 .
^ Сутовский П.; и др. (1999). «Убиквитиновая метка для митохондрий сперматозоидов». Природа . 402 (6760): 371–372. дои : 10.1038/46466 . ПМИД 10586873 . S2CID 205054671 . Обсуждается в Science News .
^ Митчелл М.Б., Митчелл Х.К. (май 1952 г.). «Случай «материнского» наследования у Neurospora Crassa» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 38 (5): 442–9. Бибкод : 1952ПНАС...38..442М . дои : 10.1073/pnas.38.5.442 . ПМЦ 1063583 . ПМИД 16589122 .
^ Акинс Р.А., Ламбовиц А.М. (июнь 1984 г.). «[poky] мутант Neurospora содержит делецию из 4 пар оснований на 5'-конце малой митохондриальной рРНК» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 81 (12): 3791–5. Бибкод : 1984PNAS...81.3791A . дои : 10.1073/pnas.81.12.3791 . ПМЦ 345306 . ПМИД 6233613 .

[Xu2005-1] Перейти обратно: ^а ^б Сюй, Цзяньпин (1 декабря 2005 г.). «Наследование генов и геномов органелл: закономерности и механизмы». Геном . 48 (6): 951–958. дои : 10.1139/g05-082 . ПМИД 16391664 .

[2] Бирки, CW (5 декабря 1995 г.). «Однородительское наследование генов митохондрий и хлоропластов: механизмы и эволюция» . Труды Национальной академии наук . 92 (25): 11331–11338. Бибкод : 1995PNAS...9211331B . дои : 10.1073/pnas.92.25.11331 . ПМК 40394 . ПМИД 8524780 .

[3] Сутовский П.; и др. (1999). «Убиквитиновая метка для митохондрий сперматозоидов». Природа . 402 (6760): 371–372. дои : 10.1038/46466 . ПМИД 10586873 . S2CID 205054671 . Обсуждается в Science News .

[pmid16589122-4] Митчелл М.Б., Митчелл Х.К. (май 1952 г.). «Случай «материнского» наследования у Neurospora Crassa» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 38 (5): 442–9. Бибкод : 1952ПНАС...38..442М . дои : 10.1073/pnas.38.5.442 . ПМЦ 1063583 . ПМИД 16589122 .

[pmid6233613-5] Акинс Р.А., Ламбовиц А.М. (июнь 1984 г.). «[poky] мутант Neurospora содержит делецию из 4 пар оснований на 5'-конце малой митохондриальной рРНК» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 81 (12): 3791–5. Бибкод : 1984PNAS...81.3791A . дои : 10.1073/pnas.81.12.3791 . ПМЦ 345306 . ПМИД 6233613 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]