Plejotropia - Pleiotropy

Prosta mapa genotyp-fenotyp, która pokazuje jedynie addytywne efekty plejotropii. G1, G2 i G3 to różne geny, które przyczyniają się do cech fenotypowych P1, P2 i P3.

Plejotropia (od greckiego πλείων pleion , „Więcej” i τρόπος tropos , „droga”) występuje, gdy jeden gen wpływa na dwa lub więcej pozornie niepowiązanych cech fenotypowych . Taki gen, który wykazuje wielokrotną ekspresję fenotypową, nazywany jest genem plejotropowym. Mutacja w genie plejotropowym może mieć wpływ na kilka cech jednocześnie, ze względu na kodowanie przez gen produktu używanego przez niezliczone komórki lub różne cele, które mają tę samą funkcję sygnalizacyjną.

Plejotropia może wynikać z kilku odrębnych, ale potencjalnie nakładających się mechanizmów, takich jak plejotropia genów, plejotropia rozwojowa i plejotropia selekcyjna. Plejotropia genów występuje, gdy produkt genu wchodzi w interakcję z wieloma innymi białkami lub katalizuje wiele reakcji. Plejotropia rozwojowa występuje, gdy mutacje mają wielorakie wpływ na uzyskany fenotyp . Plejotropia selekcyjna występuje, gdy uzyskany fenotyp ma duży wpływ na sprawność (w zależności od takich czynników, jak wiek i płeć).

Przykładem plejotropii jest fenyloketonuria , dziedziczne zaburzenie, które wpływa na poziom fenyloalaniny , aminokwasu, który można pozyskać z pożywienia w organizmie człowieka. Fenyloketonuria powoduje wzrost ilości tego aminokwasu w organizmie, co może być bardzo niebezpieczne. Choroba jest spowodowana defektem pojedynczego genu na chromosomie 12, który koduje enzym hydroksylazę fenyloalaniny , który wpływa na wiele układów, takich jak układ nerwowy i powłokowy . Plejotropia dotyka nie tylko ludzi, ale także zwierzęta, takie jak kurczaki i laboratoryjne myszy domowe, gdzie myszy mają allel „mini-mięśniowy” .

Plejotropowe działanie genów może ograniczyć tempo ewolucji wielowymiarowej, gdy dobór naturalny , płciowy lub sztuczny na jedną cechę faworyzuje jeden allel, podczas gdy dobór na innych cechach faworyzuje inny allel. Część ewolucji genów jest szkodliwa dla organizmu. Korelacje genetyczne i odpowiedzi na selekcję są najczęściej przykładem plejotropii.

Historia

Cechy plejotropowe zostały wcześniej rozpoznane w społeczności naukowej, ale nie były eksperymentowane aż do eksperymentu z roślinami grochu Gregora Mendla z 1866 roku. Mendel uznał, że pewne cechy roślin grochu (kolor okrywy nasiennej, kolor kwiatów i plamy osiowe) wydają się być dziedziczone razem; jednak ich korelacja z pojedynczym genem nigdy nie została udowodniona. Termin „plejotropia” został po raz pierwszy ukuty przez Ludwiga Plate w jego Festschrift , który został opublikowany w 1910 roku. Pierwotnie zdefiniował plejotropię jako występującą, gdy „kilka cech zależy od ... [dziedziczenia]; cechy te będą wtedy zawsze pojawiać się razem i mogą w ten sposób wydają się skorelowane”. Ta definicja jest nadal używana.

Po definicji Plate, Hans Gruneberg jako pierwszy zbadał mechanizmy plejotropii. W 1938 roku Gruneberg opublikował artykuł dzielący plejotropię na dwa odrębne typy: „prawdziwą” i „pozorną” plejotropię. „Oryginalna” plejotropia ma miejsce wtedy, gdy dwa różne produkty pierwotne powstają z jednego miejsca . Z drugiej strony „fałszywa” plejotropia ma miejsce, gdy jeden produkt pierwotny jest wykorzystywany w różny sposób lub gdy jeden produkt pierwotny inicjuje kaskadę zdarzeń o różnych konsekwencjach fenotypowych . Gruneberg doszedł do tych różnic po eksperymentach na szczurach z mutacjami szkieletowymi . Uznał, że w mutacji była obecna "fałszywa" plejotropia, podczas gdy "prawdziwa" plejotropia nie, tym samym częściowo unieważniając jego własną oryginalną teorię . W wyniku dalszych badań ustalono, że grunebergowska definicja „pozornej” plejotropii jest tym, co obecnie określamy po prostu jako „plejotropię”.

W 1941 roku amerykańscy genetycy George Beadle i Edward Tatum unieważnili definicję „prawdziwej” plejotropii Gruneberga, opowiadając się za hipotezą „jeden gen-jeden enzym”, która została pierwotnie wprowadzona przez francuskiego biologa Luciena Cuénota w 1903 roku. w kierunku tego, jak pojedynczy gen może wytwarzać różne fenotypy.

W połowie lat pięćdziesiątych Richard Goldschmidt i Ernst Hadorn, poprzez oddzielne indywidualne badania, wzmocnili wadliwość „autentycznej” plejotropii. Kilka lat później Hadorn podzielił plejotropię na model „mozaikowy” (który stwierdza, że ​​jeden locus bezpośrednio wpływa na dwie cechy fenotypowe) i model „relacyjny” (który jest analogiczny do „fałszywej” plejotropii). Terminy te nie są już używane, ale przyczyniły się do obecnego rozumienia plejotropii.

Przyjmując hipotezę „jeden gen-jeden enzym”, naukowcy skupili się na tym, w jaki sposób rekombinacja genetyczna i mutacje mogą wpływać na niezwiązane cechy fenotypowe , stosując ją do populacji i ewolucji . Ten widok plejotropia „uniwersalny plejotropia”, definiowane jako locus mutacje są w stanie wpłynąć zasadniczo wszystkie cechy, został po raz pierwszy implikowane przez Ronald Fisher „s modelu geometrycznego w roku 1930. Ten model matematyczny ilustruje sposób ewolucyjny ćwiczeń zależy od niezależności od zmienności fenotypowej losowe zmiany (czyli mutacje). Teoretyzuje, że rosnąca niezależność fenotypowa odpowiada zmniejszeniu prawdopodobieństwa, że ​​dana mutacja spowoduje wzrost dopasowania. Rozwijając pracę Fishera, Sewall Wright dostarczył więcej dowodów w swojej książce z 1968 r. Evolution and the Genetics of Populations: Genetic and Biometric Foundations , wykorzystując genetykę molekularną do wspierania idei „uniwersalnej plejotropii”. Koncepcje tych różnych badań nad ewolucją zapoczątkowały wiele innych projektów badawczych odnoszących się do indywidualnej sprawności.

W 1957 biolog ewolucyjny George C. Williams wysnuł teorię, że antagonistyczne efekty będą widoczne podczas cyklu życiowego organizmu, jeśli jest on ściśle powiązany i plejotropowy. Dobór naturalny faworyzuje geny, które są korzystniejsze przed rozrodem niż po rozmnażaniu (co prowadzi do wzrostu sukcesu rozrodczego ). Wiedząc o tym, Williams argumentował, że jeśli obecne jest tylko bliskie powiązanie , wówczas korzystne cechy pojawią się zarówno przed, jak i po rozrodzie z powodu doboru naturalnego. Nie jest to jednak obserwowane w przyrodzie, a zatem antagonistyczna plejotropia przyczynia się do powolnego pogarszania się z wiekiem ( starzenie się ).

Mechanizm

Pleiotropia opisuje genetyczny wpływ pojedynczego genu na wiele cech fenotypowych. Mechanizm leżący u podstaw to geny, które kodują produkt, który jest używany przez różne komórki lub ma kaskadową funkcję sygnalizacyjną, która wpływa na różne cele.

Cechy poligeniczne

Większość cech genetycznych ma charakter poligeniczny: kontrolowany przez wiele wariantów genetycznych, z których każdy ma niewielki wpływ. Te warianty genetyczne mogą znajdować się w kodujących lub niekodujących regionach genomu. W tym kontekście plejotropia odnosi się do wpływu określonego wariantu genetycznego, np. polimorfizmu pojedynczego nukleotydu lub SNP, na dwie lub więcej odrębnych cech.

Badania asocjacyjne całego genomu (GWAS) i analiza uczenia maszynowego dużych zbiorów danych genomowych doprowadziły do ​​skonstruowania opartych na SNP poligenicznych predyktorów cech ludzkich, takich jak wzrost, gęstość kości i wiele zagrożeń chorobowych. Podobne predyktory istnieją dla gatunków roślin i zwierząt i są wykorzystywane w hodowli rolniczej.

Jedną z miar plejotropii jest ułamek zmienności genetycznej, który jest wspólny dla dwóch odrębnych złożonych cech człowieka: np. wzrost vs gęstość kości, rak piersi vs ryzyko zawału serca lub cukrzyca vs ryzyko niedoczynności tarczycy. Zostało to obliczone dla setek par cech, a wyniki przedstawiono w tabeli. W większości zbadanych przypadków regiony genomowe kontrolujące każdą cechę są w dużej mierze rozłączne, z niewielkim nakładaniem się.

Plejotropia wydaje się być ograniczona w przypadku wielu cech u ludzi, ponieważ nakładanie się SNP, mierzone przez uwzględnioną wariancję, między wieloma predyktorami poligenicznymi jest niewielkie.

Tak więc, przynajmniej w przypadku zbadanych dotychczas złożonych cech ludzkich, plejotropia ma ograniczony zasięg.

Modele pochodzenia

Jeden z podstawowych modeli pochodzenia plejotropii opisuje pojedyncze locus genu do ekspresji określonej cechy. Locus wpływa na wyrażoną cechę tylko poprzez zmianę ekspresji innych loci. Z biegiem czasu to miejsce wpłynęłoby na dwie cechy poprzez interakcję z drugim miejscem. Selekcja kierunkowa dla obu cech w tym samym okresie zwiększyłaby pozytywną korelację między cechami, podczas gdy selekcja tylko na jedną cechę zmniejszyłaby pozytywną korelację między tymi dwiema cechami. Ostatecznie cechy, które przeszły jednocześnie selekcję kierunkową, zostały połączone jednym genem, co skutkowało plejotropią.

Inne, bardziej złożone modele kompensują niektóre niedopatrzenia modelu podstawowego, takie jak wiele cech lub założenia dotyczące wpływu loci na cechy. Proponują również ideę, że plejotropia zwiększa zmienność fenotypową obu cech, ponieważ pojedyncza mutacja genu miałaby podwójny efekt.

Ewolucja

Plejotropia może mieć wpływ na tempo ewolucji genów i częstości alleli . Tradycyjnie modele plejotropii przewidywały, że tempo ewolucji genów jest ujemnie powiązane z plejotropią – wraz ze wzrostem liczby cech organizmu tempo ewolucji genów w populacji organizmu maleje. Jednak ta zależność nie została wyraźnie stwierdzona w badaniach empirycznych .

Podczas kojarzenia u wielu zwierząt sygnały i receptory komunikacji seksualnej mogły ewoluować jednocześnie jako ekspresja pojedynczego genu, zamiast w wyniku selekcji na dwa niezależne geny, jeden, który wpływa na cechę sygnalizacji, a drugi na cechę receptora . W takim przypadku plejotropia ułatwiłaby łączenie się w pary i przeżycie. Jednak plejotropia może również działać negatywnie. Badanie chrząszczy nasiennych wykazało, że wewnątrzlokusowy konflikt płciowy powstaje, gdy selekcja na pewne allele genu korzystnego dla jednej płci powoduje ekspresję potencjalnie szkodliwych cech przez ten sam gen u drugiej płci, zwłaszcza jeśli gen ten znajduje się na chromosomie autosomalnym .

Geny plejotropowe działają jako siła rozstrzygająca w specjacji . William R. Rice i Ellen E. Hostert (1993) konkludują, że obserwowana w ich badaniach izolacja prezygotyczna jest wynikiem równoważącej plejotropii roli w selekcji pośredniej. Naśladując cechy całkowicie niepłodnych gatunków hybrydyzowanych , zauważyli, że we wszystkich ośmiu odrębnych badaniach zapłodniono jaja, co jest prawdopodobnym wpływem genów plejotropowych na specjację. Podobnie stabilizująca selekcja genu plejotropowego pozwala na zmianę częstotliwości alleli.

Badania nad ewolucyjną genomiką grzybów wykazały cechy plejotropowe , które jednocześnie wpływają na adaptację i izolację reprodukcyjną , przekształcając adaptacje bezpośrednio w specjację . Szczególnie mówiąc sprawa tego efektu jest specyficzność gospodarza w chorobotwórczych workowców i konkretnie w Venturia , grzyb odpowiedzialny za parcha jabłoni . Te pasożytnicze grzyby przystosowują się do żywiciela i są w stanie kojarzyć się w pary tylko w obrębie wspólnego żywiciela po uzyskaniu zasobów. Ponieważ pojedynczy gen toksyny lub allel wirulencji może zapewnić zdolność do kolonizacji gospodarza, adaptacja i izolacja reprodukcyjna są natychmiast ułatwione, co z kolei powoduje plejotropową specjację adaptacyjną. Badania nad grzybową genomiką ewolucyjną pozwolą dokładniej wyjaśnić najwcześniejsze etapy dywergencji w wyniku przepływu genów i dostarczą wglądu w indukowaną plejotropowo dywergencję adaptacyjną u innych eukariontów .

Plejotropia antagonistyczna

Czasami gen plejotropowy może być zarówno szkodliwy, jak i korzystny dla organizmu, co określa się mianem plejotropii antagonistycznej . Może się to zdarzyć, gdy cecha jest korzystna dla wczesnego życia organizmu, ale nie dla jego późnego życia. Takie „kompromisy” są możliwe, ponieważ dobór naturalny wpływa na cechy wyrażane wcześniej w życiu, kiedy większość organizmów jest najbardziej płodna, bardziej niż cechy wyrażane w późniejszym życiu.

Idea ta jest centralna dla hipotezy antagonistycznej plejotropii , która została po raz pierwszy opracowana przez G.  C. Williamsa w 1957 roku. Williams zasugerował, że niektóre geny odpowiedzialne za zwiększoną sprawność w młodszym, płodnym organizmie przyczyniają się do zmniejszonej sprawności w późniejszym życiu, co może dać ewolucyjne wyjaśnienie starzenia się . Przykładem jest gen p53 , który hamuje raka, ale także hamuje komórki macierzyste , które uzupełniają zużytą tkankę.

Niestety, proces antagonistycznej plejotropii może skutkować zmienioną ścieżką ewolucyjną z opóźnioną adaptacją , oprócz skutecznego zmniejszenia ogólnej korzyści z dowolnych alleli o około połowę. Jednak antagonistyczna plejotropia nadaje również większą ewolucyjną „siłę przetrwania” genom kontrolującym korzystne cechy, ponieważ organizm z mutacją tych genów miałby zmniejszoną szansę na pomyślną reprodukcję, ponieważ wpłynęłoby to na wiele cech, potencjalnie na gorsze.

Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa jest klasycznym przykładem mieszanej korzyści, jaką daje trwałość genów plejotropowych, ponieważ mutacja Hb-S zapewnia korzyść w zakresie dostosowania odporności na malarię u heterozygot , podczas gdy homozygoty znacznie skróciły oczekiwaną długość życia. Ponieważ oba te stany są powiązane z tym samym zmutowanym genem, duże populacje są dziś podatne na anemię sierpowatą, mimo że jest to zaburzenie genetyczne upośledzające sprawność.

Przykłady

Paw z albinizmem

Bielactwo

Albinizm jest mutacją genu TYR , zwanego również tyrozynazą. Ta mutacja powoduje najczęstszą postać albinizmu. Mutacja zmienia produkcję melaniny , wpływając tym samym na związane z melaniną i inne zależne cechy całego organizmu. Melanina jest substancją wytwarzaną przez organizm, która służy do pochłaniania światła i zapewnia skórze koloryt. Oznaki albinizmu to brak koloru w oczach, włosach i skórze organizmu z powodu braku melaniny. Wiadomo również, że niektóre formy albinizmu mają objawy, które objawiają się szybkim ruchem gałek ocznych, wrażliwością na światło i zezem .

Autyzm i schizofrenia

Plejotropia w genach została również powiązana z niektórymi zaburzeniami psychicznymi . Delecja w 22q11.2 regionie chromosomu 22 wiąże się z schizofrenii i autyzm . Schizofrenia i autyzm są powiązane z tą samą delecją genu, ale manifestują się bardzo różnie. Powstały fenotyp zależy od etapu życia, na którym dana osoba rozwija zaburzenie. Przejawy delecji genu w dzieciństwie są zwykle związane z autyzmem, podczas gdy młodzieńcza i późniejsza ekspresja delecji genu często objawia się schizofrenią lub innymi zaburzeniami psychotycznymi. Chociaż zaburzenia są powiązane genetycznie, nie stwierdzono zwiększonego ryzyka wystąpienia schizofrenii dorosłych u pacjentów, którzy doświadczyli autyzmu w dzieciństwie.

Badanie z 2013 roku powiązało również genetycznie pięć zaburzeń psychicznych, w tym schizofrenię i autyzm. Powiązanie to polegało na polimorfizmie pojedynczego nukleotydu dwóch genów zaangażowanych w sygnalizację kanałów wapniowych z neuronami . Stwierdzono, że jeden z tych genów, CACNA1C , wpływa na funkcje poznawcze . Powiązano ją z autyzmem, a także powiązano w badaniach ze schizofrenią i chorobą afektywną dwubiegunową . Te konkretne badania pokazują skupienie tych chorób w obrębie samych pacjentów lub rodzin. Szacowana odziedziczalność schizofrenii wynosi 70% do 90%, dlatego plejotropia genów jest kluczowa, ponieważ powoduje zwiększone ryzyko niektórych zaburzeń psychotycznych i może pomóc w diagnozie psychiatrycznej.

Fenyloketonuria (PKU)

Krew dwutygodniowego niemowlęcia pobierana jest do badania przesiewowego PKU.

Typowym przykładem plejotropii jest choroba człowieka fenyloketonuria (PKU). Choroba ta powoduje opóźnienie umysłowe oraz zmniejszenie pigmentacji włosów i skóry i może być spowodowana dowolną z dużej liczby mutacji w pojedynczym genie chromosomu 12, który koduje enzym hydroksylazę fenyloalaniny , który przekształca aminokwas fenyloalaninę w tyrozynę . W zależności od zaangażowanej mutacji, konwersja ta jest zmniejszona lub całkowicie ustaje. Nieprzekształcona fenyloalanina gromadzi się we krwi i może prowadzić do poziomów toksycznych dla rozwijającego się układu nerwowego noworodków i niemowląt. Najbardziej niebezpieczną formą tego jest klasyczna PKU, która jest powszechna u niemowląt. Dziecko na pierwszy rzut oka wydaje się normalne, ale w rzeczywistości cierpi na trwałą niepełnosprawność intelektualną. Może to powodować objawy, takie jak opóźnienie umysłowe, nieprawidłowy chód i postawa oraz opóźniony wzrost. Ponieważ tyrozyna jest wykorzystywana przez organizm do wytwarzania melaniny (składnik pigmentu znajdującego się we włosach i skórze), brak konwersji normalnego poziomu fenyloalaniny do tyrozyny może prowadzić do jasnych włosów i skóry. Częstotliwość tej choroby jest bardzo zróżnicowana. W szczególności w Stanach Zjednoczonych PKU występuje prawie 1 na 10 000 urodzeń. Dzięki badaniom przesiewowym noworodków lekarze są w stanie wcześniej wykryć PKU u dziecka. Dzięki temu mogą wcześnie rozpocząć leczenie, co zapobiega ciężkim skutkom PKU u dziecka. PKU spowodowana jest mutacją w genie PAH, której rolą jest instruowanie organizmu, jak wytwarzać hydroksylazę fenyloalaniny. Hydroksylaza fenyloalaniny jest tym, co przekształca fenyloalaninę, przyjętą w diecie, w inne substancje, z których organizm może korzystać. Mutacja często zmniejsza skuteczność lub szybkość, z jaką hydroksylaza rozkłada fenyloalaninę. To właśnie powoduje gromadzenie się fenyloalaniny w organizmie. Sposobem na leczenie PKU jest dbanie o dietę. Fenyloalanina jest spożywana z pożywieniem, więc dieta powinna ograniczać rodzaje pokarmów, które zawierają duże ilości fenyloalaniny. Należy unikać pokarmów o wysokiej zawartości białka. Należą do nich mleko matki, jajka, kurczak, wołowina, wieprzowina, ryby, orzechy i inne produkty spożywcze. Można uzyskać specjalną formułę PKU, aby organizm miał białko.

Anemia sierpowata

Zdjęcie mikroskopowe krwinek czerwonych o normalnym kształcie i kształcie sierpa od pacjenta z niedokrwistością sierpowatokrwinkową

Anemia sierpowata jest chorobą genetyczną, która powoduje deformację czerwonych krwinek o sztywnym, półksiężycowatym kształcie zamiast normalnego, elastycznego, okrągłego kształtu. Jest to spowodowane zmianą jednego nukleotydu, mutacją punktową w genie HBB . Gen HBB koduje informacje, aby wytworzyć podjednostkę beta-globiny hemoglobiny , która jest białkiem wykorzystywanym przez czerwone krwinki do przenoszenia tlenu w organizmie. Anemia sierpowata występuje, gdy mutacja genu HBB powoduje przemianę obu podjednostek beta-globiny hemoglobiny w hemoglobinę  S (HbS).

Anemia sierpowata jest chorobą plejotropową, ponieważ ekspresja pojedynczego zmutowanego genu HBB wywołuje liczne konsekwencje w całym organizmie. Zmutowana hemoglobina tworzy razem polimery i grudki, powodując, że odtlenione czerwone krwinki sierpowate przyjmują zniekształcony kształt sierpa. W rezultacie komórki są nieelastyczne i nie mogą łatwo przepływać przez naczynia krwionośne, co zwiększa ryzyko powstawania zakrzepów krwi i prawdopodobnie pozbawia ważne narządy tlenu. Niektóre powikłania związane z anemią sierpowatą obejmują ból, uszkodzenie narządów, udary , wysokie ciśnienie krwi i utratę wzroku. Sierpowate krwinki czerwone mają również skróconą żywotność i przedwcześnie umierają.

zespół Marfana

Pacjent z zespołem Marfana

Zespół Marfana (MFS) to autosomalne dominujące zaburzenie, które dotyka 1 na 5–10 000 osób. MFS powstaje w wyniku mutacji w genie FBN1 , który koduje glikoproteinę fibrylinę-1, główny składnik mikrowłókien zewnątrzkomórkowych, które tworzą tkankę łączną . Stwierdzono, że ponad 1000 różnych mutacji w FBN1 powoduje nieprawidłową funkcję fibryliny, co w konsekwencji dotyczy progresywnego wydłużania i osłabiania tkanek łącznych. Ponieważ włókna te znajdują się w tkankach całego organizmu, mutacje w tym genie mogą mieć szeroki wpływ na niektóre układy, w tym układ kostny , sercowo-naczyniowy i nerwowy , a także oczy i płuca.

Bez interwencji medycznej rokowanie zespołu Marfana może wahać się od umiarkowanego do zagrażającego życiu, przy czym 90% znanych przyczyn zgonu u zdiagnozowanych pacjentów jest związanych z powikłaniami sercowo-naczyniowymi i zastoinową niewydolnością serca . Inne cechy MFS to zwiększona rozpiętość ramion i zmniejszony stosunek górnej do dolnej części ciała.

Allel „mini-mięśniowy”

Gen niedawno odkryty w laboratoryjnych myszach domowych , określany jako „mini-mięśnie”, powoduje, po zmutowaniu, 50% zmniejszenie masy mięśni tylnych kończyn jako jego główny efekt (efekt fenotypowy, dzięki któremu został pierwotnie zidentyfikowany). Oprócz mniejszej masy mięśni kończyn tylnych, zmutowane myszy wykazują niższe tętno podczas aktywności fizycznej i wyższą wytrzymałość. Mini Muscle Mice wykazują również większe nerki i wątroby. Wszystkie te odchylenia morfologiczne wpływają na zachowanie i metabolizm myszy. Na przykład zaobserwowano, że myszy z mutacją Mini Muscle miały wyższą wydolność tlenową na gram. Allel minimięśniowy wykazuje zachowanie mendlowskie recesywne . Mutacja jest polimorfizm pojedynczego nukleotydu ( SNP ) w intronie w myosin heavy polipeptyd  genu 4.

Białka naprawcze DNA

Ścieżki naprawy DNA , które naprawiają uszkodzenia DNA komórkowego, wykorzystują wiele różnych białek. Białka te często pełnią inne funkcje oprócz naprawy DNA. U ludzi defekty niektórych z tych wielofunkcyjnych białek mogą powodować bardzo różne fenotypy kliniczne. Na przykład mutacje w genie XPB, który koduje największą podjednostkę podstawowego czynnika transkrypcyjnego II H, mają kilka efektów plejotropowych. Wiadomo , że mutacje XPB są niewystarczające w naprawie DNA przez wycinanie nukleotydów oraz w całkiem oddzielnym procesie transkrypcji genów . U ludzi mutacje XPB mogą powodować podatne na nowotwory zaburzenie xeroderma pigmentosum lub trichotiodystrofię niepodatną na nowotwory . Innym przykładem u ludzi jest gen ERCC6 , który koduje białko pośredniczące w naprawie DNA, transkrypcji i innych procesach komórkowych w organizmie. Mutacje w ERCC6 są związane z zaburzeniami oka ( dystrofia siatkówki ), serca ( zaburzenia rytmu serca ) i układu odpornościowego (limfocytowy niedobór odporności ).

Kurczaki

Kurczak o kędzierzawych piórach

Kurczaki wykazują różne cechy, na które wpływają geny plejotropowe. Niektóre kurczaki wykazują cechę kędzierzawego pióra, w której wszystkie ich pióra zwijają się na zewnątrz i do góry, zamiast leżeć płasko na ciele. Stwierdzono, że kędzierzawe pióro pochodzi z delecji w regionie genomowym kodującym α-keratynę. Ten gen wydaje się plejotropowo prowadzić do innych nieprawidłowości, takich jak zwiększony metabolizm , większe spożycie pokarmu, przyspieszone tętno i opóźniona dojrzałość płciowa.

Udomowione kurczęta przeszły szybki proces selekcji, który doprowadził do powstania niezwiązanych ze sobą fenotypów o wysokich korelacjach, co sugeruje plejotropowe lub przynajmniej ścisłe powiązanie między masą grzebienia a strukturami fizjologicznymi związanymi ze zdolnościami rozrodczymi . Zarówno samce, jak i samice z większymi grzebieniami mają większą gęstość kości i siłę, co pozwala samicom odkładać więcej wapnia w skorupkach jaj. O tym powiązaniu dodatkowo świadczy fakt, że dwa z genów, HAO1 i BMP2, wpływające na kość rdzeniową (część kości, która przenosi wapń do rozwijających się skorupek jaj) znajdują się w tym samym locus, co gen wpływający na masę grzebienia. HAO1 i BMP2 wykazują również efekty plejotropowe z powszechnie pożądanym zachowaniem kurcząt domowych; te kurczęta, które wykazują wyższy poziom tych dwóch genów w tkance kostnej, produkują więcej jaj i wykazują mniej zachowań związanych z inkubacją jaj .

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki