 |
Сложные виды взаимодействия неаллельных генов
|
|
|
|
Хандогина Е.К., Терехова И.Д., Жилина С.С. и др. «Генетика человека с основами медицинской генетики», Москва, «ГЭОТАР-медиа», 2012 стр. 38-42
Под ред. Бочкова Н.П. «Медицинская генетика», «Мастерство», Москва, 2002 Стр. 45-47
Взаимодействие генов
Взаимодействие аллельных генов
Полное доминирование одного аллельного состояния гена над другим рассмотрено в законах Менделя. Однако, наследование не всех признаков подчиняется менделеевским законам.
Неполное доминирование
При неполном доминировании у гетерозигот проявляется промежуточное состояние признака. Например, у африканце встречается заболевание серповидоклеточная анемия. У здоровых гомозигот по рецессивному аллелю все эритроциты имеют нормальную форму. У больных гомозигот по доминантному аллелю все эритроциты имеют изменённую форму и подвержены разрушению. У гетерозигот присутствуют как эритроциты с изменённой формой, так и эритроциты с нормальной формой. В условиях тропических стран эти люди имеют преимущество, так как малярийный плазмодий не может размножаться в серповидных эритроцитах, а анемия у гетерозигот развивается реже.
Таблица 1 «Графическое изображение наследования признака при неполном доминировании»
 Аа
Аа
| А | а |
| А | АА – больные серповидоклеточной анемией | Аа - со склонностью к частичному гемолизу |
| а | Аа – со склонностью к частичному гемолизу | аа - здоровые |
Кодоминирование (множественный аллелизм)
Гены существуют более, чем в двух аллельных состояниях. В каждом генотипе находятся только два аллеля. Сочетанию разных аллелей соответствуют несколько генотипов и фенотипов.
Например, наследование групп крови. Группа крови определяется геном I, существующим в трёх состояниях I0, IА, IВ. I0 - рецессивный аллель, IА и IВ – доминантные (кодоминантные, т.е. не подавляющие друг друга). Каждый аллель контролирует синтез определённого антигена или его отсутствие на поверхности эритроцитов.
|
|
|
Таблица 2. «Соответствие аллелей гена I антигенам на эритроцитах и антителам в плазме крови»
| Аллели гена I | Антигены на эритроцитах | Антитела в плазме крови |
| I0 | нет | Антитела α- и β- |
| IА | А-антиген | Антитела β- Отсутствие антител α- |
| IВ | В-антиген | Антитела α- β-Отсутствие антител β- |
Таблица 3. «Соответствие генотипов и групп крови»
| Генотип | Группа крови | Антигены на эритроцитах | Антитела в плазме крови |
| I0 I0 | I (0) | нет | Антитела α- и β- |
| I0 IА, IА IА | ΙI (А) | А-антиген | Антитела β- Отсутствие антител α- |
| I0 IВ, IВ IВ | ΙIΙ (В) | В-антиген | Антитела α- Отсутствие антител β- |
| IА IВ | IV (АВ) | А- и В- антигены | Отсутствие антител α- и β- |
При переливании крови и её компонентов необходимо соблюдать следующие правила!!! – в кровеносной системе реципиента не должны находиться одновременно А- антигены и α-антитела!!! – в кровеносной системе реципиента не должны находиться одновременно В-антигены и β-антитела!!!
Следовательно, возможно переливание крови от донора реципиенту при совпадении их групп по системе АВО!!!
При заборе крови у донора определяют группу крови. Для этого используют тест систему, содержащую растворы антител: - раствор α-антител, - раствор β-антител, - раствор α-антител и β-антител
Таблица 4. «Наличие гемолиза – признак взаимодействия соответствующих антигенов и антител»
 Тест-система
Группы крови
| Раствор α-антител | Раствор β-антител | Раствор α-антител и β-антител |
| I (0) | - | - | - |
| ΙI (А) | гемолиз | - | гемолиз |
| ΙIΙ (В) | - | гемолиз | гемолиз |
| IV (АВ) | гемолиз | гемолиз | гемолиз |
Взаимодействие неаллельных генов
|
|
|
В 3 законе Менделя рассматривалось наследование двух пар генов, расположенных в разных хромосомах. При этом аллели одной пары не влияли на аллели другой пары. Однако существуют признаки, степень проявление которых зависит от состояния двух или нескольких пар различных генов.
Компементарность
При данном виде взаимодействия генов, находящихся в разных хромосомах, признак развивается лишь в том случае, если в генотипе индивидуума присутствуют хотя бы по одному доминантному аллелю из обеих пар генов. Например, для развития слуха необходима одна пара генов, отвечающих за формирование улитки (А, а), и другая пара генов, отвечающая за формирование слухового нерва (В.b). Человек обладает слухом только при одновременном наличии улитки и слухового нерва.
Таблица 5. «Соответствие генотипа и проявляемого признака при комплементарном взаимодействии генов»
| Генотипы | Наличие улитки | Наличие слухового нерва | Наличие слуха |
| AABB, AaBB, AaBb, AABb | + | + | + |
| AAbb, Aabb | + | - | - |
| aaBB, aaBb | - | + | - |
| aabb | - | - | - |
Эпистаз
При данном виде взаимодействия генов, находящихся в разных хромосомах, развитие признака, определяемого доминантным аллелем одного гена (А, а), подавляется другим геном (С, с). Например, у индийцев, жителей окрестностей Бомбея (ныне Мумбай), встречается с частотой 1:13000 «бомбейский фенотип». Человек имеет аллель IВ, но группа крови у него I (0) –первая, т.к. рецессивный аллель другого гена (С, с) в гомозиготном состоянии подавляет формирование антигена В на поверхности эритроцитов.
Таблица 6. «Соответствие генотипа и проявляемого признака при эпистазе»
| Генотипы | Подавление формирования антигена В на поверхности эритроцитов | Наличие антигена В на поверхности эритроцитов | Группа крови |
| I0 IВ СС, IВ IВ СС, I0 IВ Сс, IВ IВ Сс | _ | + | ΙI (А) |
| I0 IВ сс, IВ IВ сс | + | _ | I (0) |
Полимерия
При полимерии степень проявления признака зависит от состояния нескольких пар генов, расположенных в разных хромосомах. В этом случае выраженность признака прямо пропорциональна количеству в генотипе доминантных аллелей всех генов.
Таблица 7. «Зависимость выраженности признака от количества доминантных аллелей нескольких пар генов при полимерии»
|
|
|
| Генотипы | Количество доминантных аллелей | Выраженность признака |
| AABBCCDD | темнокожий | |
| AaBbCcDd, aaBBccDD, aabbCCDD и т.д. | мулат | |
| aaBbccDd, AаbbCсdd, ааBBccdd и т.д. | квартерон | |
| aabbccdd | белокожий |
Сложные виды взаимодействия неаллельных генов
Рассмотрим наследование резус-фактора. Положительный резус-фактор (Rh+) связан с наличием Rh-антигена на поверхности эритроцитов, отрицательный (rh-) c отсутствием Rh-антигена на поверхности эритроцитов. Если эритроциты донора с положительным резус-фактором попадают в кровеносное русло реципиента с отрицательным резус-фактором, то они подвергаются атаке Rh-антител, как чужеродные агенты. Синтез Rh-антигена обусловлен доминантными аллелями трёх пар генов CCDDEE, отсутствие Rh-антигена обусловлено рецессивными аллелями этих генов ccddee. При этом один из трёх генов определяющий, но его проявление зависит от количества доминантных аллелей двух других генов. Частота встречаемости индивидуумов с положительным и отрицательным резус-факторами равна соответственно 0,75:0,15.
Таблица 7. «Зависимость проявления резус-фактора от количества доминантных аллелей трёх пар генов»
| Генотипы | Наличие доминантных аллелей | Фенотип |
| CCDDEE, CcDdEe, ccDDEE и т.д. | + | Rh+ - положительный резус-фактор |
| ccddee | - | rh- - отрицательный резус-фактор |
Для удобства решения задач можно условно обозначить генотипы:
1. Rh+ Rh + - гомозигота с положительным резус-фактором (CCDDEE, ccDDEE и т.д.), у них не могут образоваться гаметы с набором аллелей cde
2. Rh+ rh- - гетерозигота с положительным резус-фактором (CcDdEe, ccDdEe и т.д.), у них могут образоваться гаметы с набором аллелей cde
3. rh- rh- - гомозигота с отрицательным резус-фактором (ccddee), у них образуются только гаметы с набором аллелей cde
Таким образом, у родителей с генотипами Rh+ Rh + могут быть дети только с положительным резус- фактором, у родителей с генотипами rh- rh- могут быть дети только с отрицательным резус- фактором, у родителей с генотипами Rh+ rh- могут быть дети с положительным и отрицательным резус –факторами. У родителей с генотипами Rh+ rh- и rh- rh- чаще рождаются дети с положительным резус фактором.
|
|
|
Ситуация резус конфликта
Эта ситуация возникает в двух случаях:
1. Реципиенту с отрицательным резус-фактором перелили кровь донора с положительным резус-фактором. Иммунная система реципиента воспринимает Rh-антиген на поверхности эритроцитов как чужеродный белок и с помощью антител уничтожает эритроциты, вызывая гемолиз крови. Это приводит к гибели реципиента.
2. Иммунная система беременной женщины с отрицательным резус-фактором, плод которой унаследовал положительный резус-фактор от отца, в системе плацентарного кровообращения распознаёт Rh-антиген на поверхности эритроцитов плода как чужеродный белок и с помощью антител уничтожает эритроциты, вызывая гемолиз крови у плода. От степени выраженности иммунной реакции (от количества антител в крови беременной женщины) зависит течение беременности. Для безопасности плода у беременных женщин при возможности резус конфликта предусмотрен мониторинг титра антител в крови. С каждой последующей беременностью или абортом степень выраженности иммунной реакции (сенсибилизация организма матери) возрастает.
|
|
|
