Πληροφορίες

Τι είναι η ομάδα επίστασης;

Τι είναι η ομάδα επίστασης;


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Προσπαθώ να τυλίξω το κεφάλι μου γύρω από την έννοια της επίστασης εδώ και μερικές μέρες και νομίζω ότι την καταλαβαίνω, τουλάχιστον σε βασικό επίπεδο, αλλά ακόμα δεν καταλαβαίνω μερικούς από τους τρόπους με τους οποίους χρησιμοποιείται ο όρος .

Τι σημαίνει αν το γονίδιο Α είναι επιστατικό στο γονίδιο Β; Αυτό σημαίνει απλώς ότι το γονίδιο Α καλύπτει τον φαινότυπο του γονιδίου Β όταν εκφράζεται; ή υπάρχει κάτι περισσότερο σε αυτό;

Επίσης, τι σημαίνει όταν τα γονίδια βρίσκονται στην ίδια ομάδα επίστασης; Αυτή τη στιγμή μελετώ τη μεταγραφική προς τα πάνω ρύθμιση του PSY3 στη ζύμη ως αποτέλεσμα της θεραπείας με υπεριώδη ακτινοβολία. Το PSY3 κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που σχηματίζει το σύμπλεγμα Shu μαζί με άλλες 3 πρωτεΐνες. Ένα χαρτί που διαβάζω αναφέρει ότι το PSY3 βρίσκεται στην ίδια ομάδα επίστασης με τα τρία άλλα γονίδια που κωδικοποιούν αυτές τις άλλες πρωτεΐνες. Τι σημαίνει αυτό?


Τι σημαίνει αν το γονίδιο Α είναι επιστατικό στο γονίδιο Β; Αυτό σημαίνει απλώς ότι το γονίδιο Α καλύπτει τον φαινότυπο του γονιδίου Β όταν εκφράζεται;

Ναί. Σημειώστε ότι αυτό δεν λέει τίποτα για μηχανισμό. Αν το Α μετατρέψει το 1 σε 2 και το Β το 2 σε 3, τότε Το Α είναι επιστατικό στο Β, αλλά το Α είναι επίσης ανάντη του Β. Σε μια οδό σηματοδότησης, ας πούμε ότι το Β αναστέλλει το Α και το εμποδίζει να σηματοδοτήσει. Μια μετάλλαξη στο Β επιτρέπει στον Α να σηματοδοτήσει. Μια μετάλλαξη στο Α σημαίνει ότι δεν υπάρχει σηματοδότηση. Οι μεταλλάξεις τόσο στο Α όσο και στο Β σημαίνει ότι δεν υπάρχει σηματοδότηση: Το Α είναι επιστατικό στο Β, αλλά το Α είναι κατάντη του Β.

Μια ομάδα επίστασης είναι μια ομάδα γονιδίων στην ίδια οδό. Θα χτυπήσει άουτ οποιονδήποτε συνδυασμό αυτών των γονιδίων δεν έχει ως αποτέλεσμα έναν πιο σοβαρό φαινότυπο από το να χτυπήσει έξω το πιο «ευαίσθητο» από αυτά τα γονίδια (το μοναδικό μεταλλαγμένο με τον πιο σοβαρό φαινότυπο).


Επίσταση

Στην αρχική της χρήση, η επίσταση αναφερόταν στην κάλυψη ή την αποκάλυψη των αποτελεσμάτων της αλληλικής υποκατάστασης σε έναν τόπο από την αλληλική κατάσταση σε έναν δεύτερο τόπο. Στη σύγχρονη χρήση, η επίσταση αναφέρεται σε οποιαδήποτε σχέση μη προσθετικής αλληλεπίδρασης μεταξύ δύο ή περισσότερων γονιδίων στις συνδυασμένες επιδράσεις τους σε έναν φαινότυπο. Η επίσταση ορίζεται μόνο στο πλαίσιο της γενετικής διαφοροποίησης σε πολλαπλούς τόπους. Αυτή η παραλλαγή μπορεί να είναι φυσική ή πειραματική.

Η επίσταση είναι μια σημαντική έννοια στη βιοχημική γενετική, την πληθυσμιακή γενετική και την ποσοτική γενετική. Αν και ο ορισμός του ποικίλλει κάπως σε αυτά τα πεδία, η υποκείμενη έννοια είναι ότι τα αποτελέσματα της αλληλικής υποκατάστασης σε ένα γονίδιο μπορεί να εξαρτώνται από την αλληλική κατάσταση ενός άλλου γονιδίου ή γονιδίων. Στη βιοχημική γενετική, η ανάλυση των επιστατικών σχέσεων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάθεση γονιδίων σε μονοπάτια και για τον καθορισμό της σειράς δράσης των γονιδίων μέσα σε μια οδό. Στην πληθυσμιακή γενετική, η επίσταση παίζει ρόλο στις θεωρίες της φυσικής κατάστασης και της προσαρμογής. Στην ποσοτική γενετική, η επίσταση έχει λάβει μια ευρύτερη έννοια που περιλαμβάνει οποιαδήποτε μη προσθετική αλληλεπίδραση μεταξύ των γονιδίων και συχνά ταυτίζεται με τον όρο αλληλεπίδρασης στην ανάλυση της διακύμανσης. Ο καθορισμός της κλίμακας μέτρησης είναι σημαντικός όταν εξετάζουμε την επίσταση καθώς ορισμένες στατιστικές αλληλεπιδράσεις μπορούν να αφαιρεθούν με μια αλλαγή κλίμακας, για παράδειγμα, τα πολλαπλασιαστικά αποτελέσματα μπορούν να μετατραπούν σε προσθετικά αποτελέσματα λαμβάνοντας λογαρίθμους. Οι επιστατικές αλληλεπιδράσεις μπορεί να είναι συνεργιστικές (μεγαλύτερες από προσθετικές) ή ανταγωνιστικές (λιγότερο από προσθετικό). Όταν δύο γονίδια αλληλεπιδρούν στατιστικά, υπονοείται ότι πρέπει επίσης να αλληλεπιδρούν φυσικά, είτε μέσω άμεσης αλληλεπίδρασης (πρωτεΐνης-πρωτεΐνης) είτε έμμεσα μέσω ενός δικτύου αλληλεπιδρώντων γονιδιακών προϊόντων. Έτσι, η στατιστική επίσταση μπορεί να παρέχει πληροφορίες για τη γενετική αρχιτεκτονική που κρύβεται πίσω από πολύπλοκους φαινοτύπους.


Επίσταση είναι το φαινόμενο όπου η επίδραση ενός γονιδίου εξαρτάται από την παρουσία ενός ή περισσότερων «γονιδίων τροποποίησης», δηλαδή το γενετικό υπόβαθρο. Το Epistasis περιγράφει πώς οι αλληλεπιδράσεις των γονιδίων μπορούν να επηρεάσουν τους φαινοτύπους. Ένα σημαντικό παράδειγμα αυτού είναι η μελάγχρωση στα ποντίκια που προκαλείται από τον τόπο του γονιδίου μελάγχρωσης και όχι από την παρουσία μόνο του ίδιου του γονιδίου.

Συνεχίστε να μαθαίνετε επεξηγήσεις βιολογίας

Τι είναι ο όγκος Stroke;

Στην καρδιαγγειακή φυσιολογία, ο όγκος εγκεφαλικού επεισοδίου (SV) είναι ο όγκος του αίματος που αντλείται από την αριστερή κοιλία ανά παλμό. Ογκος παλμού .

Τι είναι το Half Life;

Ο χρόνος ημιζωής είναι ο χρόνος που απαιτείται για να μειωθεί μια ποσότητα στο μισό της αρχικής της τιμής. Ο όρος χρησιμοποιείται συνήθως.

Τι είναι το Εγκεφαλικό;

Το εγκεφαλικό είναι μια ιατρική κατάσταση κατά την οποία η κακή ροή αίματος στον εγκέφαλο έχει ως αποτέλεσμα τον κυτταρικό θάνατο. Υπάρχουν .

Τι είναι το Atria;

Ο κόλπος είναι ο άνω θάλαμος μέσω του οποίου το αίμα εισέρχεται στην καρδιά. Υπάρχουν δύο κόλποι στην ανθρώπινη καρδιά.

Τι είναι το στομάχι;

Το στομάχι είναι ένα μυώδες, κοίλο όργανο στη γαστρεντερική οδό των ανθρώπων και πολλών άλλων ζώων, συμπεριλαμβανομένων αρκετών ασπόνδυλων. .

Τι είναι η Αγγειοδιαστολή;

Η αγγειοδιαστολή είναι η διεύρυνση των αιμοφόρων αγγείων και συνήθως είναι αποτέλεσμα της χαλάρωσης των λείων μυϊκών κυττάρων μέσα.


Τμήμα Βιολογίας, Queen's College of the City University of New York, Νέα Υόρκη, Η.Π.Α

Τμήμα Βιολογίας, Queen's College of the City University of New York, Νέα Υόρκη, Η.Π.Α

Περίληψη

Η ανάλυση επίστασης είναι η γενετική μέθοδος που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ομάδας γονιδίων που ελέγχουν μια συγκεκριμένη κυτταρική διαδικασία ή μονοπάτι και για τη δημιουργία ενός χάρτη σειράς λειτουργιών που αντανακλά την αλληλουχία των γεγονότων σε μια οδό που ελέγχεται από πολλά γονίδια. Ορίζονται δύο τύποι μονοπατιών: η εξαρτώμενη από το υπόστρωμα μονοπάτι και η ρυθμιστική διαδρομή διακόπτη. Η ρυθμιστική οδός μεταγωγής αποτελείται από γονίδια που κωδικοποιούν αρνητικούς ή θετικούς ρυθμιστικούς παράγοντες που εναλλάσσονται μεταξύ της κατάστασης "on" και "off" ανάλογα με ένα συμβάν σηματοδότησης ανάντη. Τα χαρακτηριστικά των κατηγοριών μεταλλάξεων που μπορούν να ληφθούν σε γονίδια μιας ρυθμιστικής οδού μεταγωγής, όπως οι συστατικές μεταλλάξεις και οι πλειοτροπικές μεταλλάξεις, συζητούνται. Παρουσιάζονται μέθοδοι για τη διεξαγωγή ανάλυσης επίστασης. Παρουσιάζονται μοντέλα των γενετικών αλληλεπιδράσεων των γονιδίων και στους δύο τύπους μονοπατιών έτσι ώστε να παρέχουν στον αναγνώστη τα εργαλεία που χρειάζονται για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων μιας ανάλυσης επίστασης.


Πρόβλημα: Ποιο το παρακάτω Είναι παράδειγμα επίστασης;α. Ένα κοτόπουλο με κυρίαρχο αλληλόμορφο στο γονίδιο R έχει χτένα τριαντάφυλλου και ένα κοτόπουλο με κυρίαρχα αλληλόμορφα στο γονίδιο P έχει χτένα μπιζελιού. Ωστόσο, ένα κοτόπουλο με κυρίαρχα αλληλόμορφα και στα δύο γονίδια R και P έχει χτένα καρυδιάς. Ένα άτομο με δύο αντίγραφα του αλληλόμορφου lA στο γονίδιο ABO έχει ομάδα αίματος Α. και ένα άτομο με δύο αντίγραφα του αλληλόμορφου lB στο γονίδιο ABO έχει ομάδα αίματος Β Ωστόσο, ένα άτομο με τον γονότυπο lAIB έχει τον τύπο αίματος ABc. Μια γάτα με δύο κυρίαρχα αλληλόμορφα στο γονίδιο H έχει κοντό τρίχωμα και μια γάτα με δύο υπολειπόμενα αλληλόμορφα στο γονίδιο H έχει μακριά μαλλιά Ωστόσο, μια γάτα με ένα κυρίαρχο αλληλόμορφο και ένα υπολειπόμενο αλληλόμορφο στο γονίδιο H έχει κοντό τρίχωμα. Μια μύγα με κυρίαρχο αλληλόμορφο στο γονίδιο S έχει κοντές τρίχες σώματος και μια μύγα με κυρίαρχο αλληλόμορφο Q στο γονίδιο W έχει λευκά μάτια Ωστόσο μια μύγα με κυρίαρχα αλληλόμορφα τόσο στο γονίδιο S όσο και στο γονίδιο W έχει κοντές τρίχες σώματος και λευκές μάτια

ένα. Ένα κοτόπουλο με κυρίαρχο αλληλόμορφο στο γονίδιο R έχει χτένα τριαντάφυλλου και ένα κοτόπουλο με κυρίαρχα αλληλόμορφα στο γονίδιο P έχει χτένα μπιζελιού. Ωστόσο, ένα κοτόπουλο με κυρίαρχα αλληλόμορφα και στα δύο γονίδια R και P έχει χτένα καρυδιάς

σι. Ένα άτομο με δύο αντίγραφα του αλληλόμορφου l A στο γονίδιο ABO έχει ομάδα αίματος Α. και ένα άτομο με δύο αντίγραφα του αλληλόμορφου l B στο γονίδιο ABO έχει ομάδα αίματος Β Ωστόσο, ένα άτομο με τον γονότυπο l AIB έχει το αίμα τύπου ΑΒ

ντο. Μια γάτα με δύο κυρίαρχα αλληλόμορφα στο γονίδιο H έχει κοντό τρίχωμα και μια γάτα με δύο υπολειπόμενα αλληλόμορφα στο γονίδιο H έχει μακριά μαλλιά Ωστόσο, μια γάτα με ένα κυρίαρχο αλληλόμορφο και ένα υπολειπόμενο αλληλόμορφο στο γονίδιο H έχει κοντά μαλλιά

ρε. Μια μύγα με κυρίαρχο αλληλόμορφο στο γονίδιο S έχει κοντές τρίχες σώματος και μια μύγα με κυρίαρχο αλληλόμορφο Q στο γονίδιο W έχει λευκά μάτια Ωστόσο μια μύγα με κυρίαρχα αλληλόμορφα τόσο στο γονίδιο S όσο και στο γονίδιο W έχει κοντές τρίχες σώματος και λευκές μάτια

Συχνές Ερωτήσεις

Ποια επιστημονική ιδέα πρέπει να γνωρίζετε για να λύσετε αυτό το πρόβλημα;

Οι δάσκαλοί μας έχουν υποδείξει ότι για να λύσετε αυτό το πρόβλημα θα χρειαστεί να εφαρμόσετε την έννοια της Epistasis. Μπορείτε να δείτε μαθήματα βίντεο για να μάθετε Epistasis. Ή εάν χρειάζεστε περισσότερη εξάσκηση στην Επίσταση, μπορείτε επίσης να εξασκηθείτε σε προβλήματα εξάσκησης της Επίστασης.

Ποια είναι η δυσκολία αυτού του προβλήματος;

Οι καθηγητές μας βαθμολόγησαν τη δυσκολία τουΠοιο είναι το παρακάτω παράδειγμα επίστασης;α. Ενα κοτόπουλο . ως υψηλής δυσκολίας.

Πόσο καιρό χρειάζεται για να λυθεί αυτό το πρόβλημα;

Ο ειδικός μας καθηγητής Βιολογίας, Kaitlyn, χρειάστηκε 11 λεπτά και 46 δευτερόλεπτα για να λύσει αυτό το πρόβλημα. Μπορείτε να ακολουθήσετε τα βήματά τους στην παραπάνω επεξήγηση του βίντεο.

Για ποιον καθηγητή σχετίζεται αυτό το πρόβλημα;

Με βάση τα δεδομένα μας, πιστεύουμε ότι αυτό το πρόβλημα είναι σχετικό για την τάξη του καθηγητή Altomare's στο UCF.


Τι είναι η ομάδα επίστασης; - Βιολογία

Τα προϊόντα επιστατικών γονιδίων δεν περιλαμβάνουν ποιο από τα παρακάτω;

  • Στεροειδείς ορμόνες
  • Παράγοντες μεταγραφής
  • Πρωτεΐνες καταστολέα
  • Ένζυμα
2 . Ερώτηση

Δύο ποντίκια agouti με γονότυπους AaCc διασταυρώνονται. Σε ένα χρόνο παράγουν 63 ποντίκια agouti, 20 μαύρα ποντίκια και 28 ποντίκια αλμπίνο. Ποιοι είναι οι γονότυποι των αλμπίνο ποντικών;

3 . Ερώτηση

Οι καλοκαιρινές κολοκύθες μπορεί να έχουν κίτρινους, πράσινους ή λευκούς καρπούς λόγω της κυρίαρχης επίστασης. Τι θα παρήγαγε η αναμενόμενη φαινοτυπική αναλογία ενός WwYy x WwYy;

4 . Ερώτηση

Ποιος τύπος γονιδιακής αλληλεπίδρασης περιγράφεται από ένα γονίδιο που καλύπτει την έκφραση ενός άλλου γονιδίου σε διαφορετικό τόπο;

Πλοήγηση μαθημάτων

Ετικέτες προϊόντων

Εγγραφείτε

Επισκόπηση απορρήτου

Τα απαραίτητα cookies είναι απολύτως απαραίτητα για τη σωστή λειτουργία του ιστότοπου. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει μόνο cookies που διασφαλίζουν βασικές λειτουργίες και χαρακτηριστικά ασφαλείας του ιστότοπου. Αυτά τα cookies δεν αποθηκεύουν προσωπικές πληροφορίες.

Τυχόν cookies που μπορεί να μην είναι ιδιαίτερα απαραίτητα για τη λειτουργία του ιστότοπου και χρησιμοποιούνται ειδικά για τη συλλογή προσωπικών δεδομένων χρήστη μέσω αναλυτικών στοιχείων, διαφημίσεων, άλλων ενσωματωμένων περιεχομένων, ονομάζονται ως μη απαραίτητα cookies. Είναι υποχρεωτική η εξασφάλιση της συναίνεσης του χρήστη πριν από την εκτέλεση αυτών των cookies στον ιστότοπό σας.


Τι είναι η Πλειοτροπία;

Η πλειοτροπία εμφανίζεται όταν ένα μεμονωμένο γονίδιο επηρεάζει πολλαπλά φαινοτυπικά χαρακτηριστικά. Ορισμένα γονίδια επηρεάζουν πολλά διαφορετικά χαρακτηριστικά. Δεν κωδικοποιούν ένα μόνο χαρακτηριστικό. Σύμφωνα με την πλειοτροπία, ένα γονίδιο συμβάλλει σε πολλαπλά άσχετα χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, το γονίδιο που κωδικοποιεί το χρώμα του τριχώματος του σπόρου δεν είναι μόνο υπεύθυνο για το χρώμα του τριχώματος του σπόρου, αλλά συμβάλλει επίσης στη μελάγχρωση των λουλουδιών και της μασχάλης.

Εικόνα 02: Πλειοτροπία

Υπάρχουν πολλά παραδείγματα πλειοτροπικών γονιδίων και στους ανθρώπους. Το σύνδρομο Marfan είναι μια διαταραχή που εμφανίζει πλειοτροπία. Ένα γονίδιο είναι υπεύθυνο για μια σειρά συμπτωμάτων, συμπεριλαμβανομένης της λεπτότητας, της υπερκινητικότητας των αρθρώσεων, της επιμήκυνσης των άκρων, της εξάρθρωσης του φακού και της αυξημένης ευαισθησίας σε καρδιακές παθήσεις. Επιπλέον, η φαινυλκετονουρία (PKU) είναι ένα από τα πιο ευρέως αναφερόμενα παραδείγματα πλειοτροπίας στον άνθρωπο. Ένα ελάττωμα στο γονίδιο που κωδικοποιεί το ένζυμο υδροξυλάση της φαινυλαλανίνης έχει ως αποτέλεσμα τους πολλαπλούς φαινοτύπους που σχετίζονται με την PKU, συμπεριλαμβανομένης της νοητικής καθυστέρησης, του εκζέματος και των ελαττωμάτων της χρωστικής.


Οι ρόλοι των μελών της ομάδας επίστασης RAD6 στην αυθόρμητη εξαρτώμενη από polzeta σύνθεση μετατόπισης στο Saccharomyces cerevisiae

Οι βλάβες του DNA που προκύπτουν κατά τη διάρκεια του φυσιολογικού κυτταρικού μεταβολισμού μπορούν να εμποδίσουν την πρόοδο των αναδιπλασιαζόμενων πολυμερασών DNA, οδηγώντας σε διακοπή του κυτταρικού κύκλου και, σε ανώτερους ευκαρυώτες, απόπτωση. Εναλλακτικά, τέτοιες βλάβες αποκλεισμού μπορούν να γίνουν προσωρινά ανεκτές χρησιμοποιώντας είτε έναν μηχανισμό παράκαμψης που βασίζεται είτε σε ανασυνδυασμό είτε σε σύνθεση μετατροπής. Στο Saccharomyces cerevisiae, τα μέλη της ομάδας επίστασης RAD6 είναι βασικοί παράγοντες στη ρύθμιση της παράκαμψης της βλάβης από την πολυμεράση DNA μετατροπής Polzeta. Σε αυτή τη μελέτη, αλλαγές στον ρυθμό αναστροφής και στο φάσμα του αλληλόμορφου μετατόπισης πλαισίου lys2DeltaA746 -1 έχουν χρησιμοποιηθεί για να αξιολογηθεί πώς η απώλεια μελών της ομάδας επίστασης RAD6 επηρεάζει την εξαρτώμενη από Polzeta μεταλλαξιογένεση ως απόκριση σε αυθόρμητη βλάβη. Τα δεδομένα μας συνάδουν με ένα μοντέλο στο οποίο η εξαρτώμενη από το Polzeta μεταλλαξιογένεση βασίζεται στην παρουσία είτε του Rad5 είτε του Rad18, τα οποία προωθούν δύο διακριτές οδούς επιρρεπείς σε σφάλματα που επικαλύπτονται εν μέρει σε σχέση με την εξειδίκευση της βλάβης. Η μικρότερη υπομονάδα του Poldelta, Pol32, απαιτείται επίσης για την εξαρτώμενη από Polzeta αυθόρμητη μεταλλαξογένεση, υποδηλώνοντας έναν συνεργατικό ρόλο μεταξύ Poldelta και Polzeta για την παράκαμψη των αυθόρμητων βλαβών. Μια τρίτη διαδρομή χωρίς σφάλματα βασίζεται στην παρουσία Mms2, αλλά μπορεί να μην απαιτεί PCNA.

Φιγούρες

Τρέχον μοντέλο για παράκαμψη βλαβών…

Τρέχον μοντέλο για παράκαμψη βλαβών που προωθείται από το RAD6 ομάδα επίστασης ως απάντηση…

Φάσματα αναστροφής άγριου τύπου και…

Φάσματα αναστροφής άγριου τύπου και μεταλλαγμένων στελεχών. Ο συνολικός αριθμός των ανεξάρτητων αναστρεφόμενων…

Φάσματα αναστροφής ελαττωματικών στελεχών…

Φάσματα αναστροφής στελεχών ελαττωματικών σε NER και SLB. Δείτε την Εικόνα 2 για…

Φάσματα αναστροφής ελαττωματικών στελεχών επισκευής.…

Φάσματα αναστροφής ελαττωματικών στελεχών επισκευής. Δείτε την Εικόνα 2 για λεπτομέρειες.

Προτεινόμενο μοντέλο τριών διαδρομών για αυθόρμητες…

Προτεινόμενο μοντέλο τριών οδών για αυθόρμητη παράκαμψη βλαβών RAD6 μέλη της ομάδας επίστασης. Παράκαμψη…


Εισαγωγή

Η λειτουργία στη βιολογία προκύπτει από τη συλλογική δράση μεμονωμένων συστατικών. Μια μετάλλαξη σε οποιοδήποτε συστατικό μπορεί να αλλάξει τη συλλογική κατάσταση του συστήματος, ρυθμίζοντας την επίδραση μεταγενέστερων μεταλλάξεων. Πολλαπλές μεταλλάξεις μπορούν επομένως να έχουν αποτελέσματα διαφορετικά από το άθροισμα των μερών τους. Τέτοια επίσταση ή μη προσθετικότητα (εικ. 1α), εντοπίζεται σε κλίμακες βιολογικής οργάνωσης: από μεμονωμένες πρωτεΐνες ( Starr and Thornton 2016 Adams et al. 2019 Domingo et al. 2019), έως την ενδοκυτταρική γενετική ( Macía et al. 2012 Rojas Echenique et al. 2019) και μεταβολικά (Segrè et al. 2005 Bajić et al. 2018) δίκτυα, σε πολύπλοκα οικοσυστήματα πολλών ειδών (Grilli et al. 2017 Gould et al. 2018). Εκτός από το ότι είναι δύσκολο να μετρηθεί πειραματικά, η επίσταση μπορεί επίσης να εμποδίσει τη φυσική εξέλιξη ενός βιολογικού συστήματος, καθιστώντας τους χάρτες αλληλουχίας προς λειτουργία πολύ ανθεκτικούς (Kauffman and Weinberger 1989), με πολλές τοπικές κορυφές φυσικής κατάστασης που μπορούν να παγιδεύσουν τις εξελικτικές τροχιές και να δημιουργήσουν η εξέλιξη πιο ενδεχόμενη, λιγότερο προβλέψιμη και λιγότερο αναστρέψιμη (Starr and Thornton 2016 Domingo et al. 2019 Starr et al. 2017, 2018).

Οι αργοί φυσικοί τρόποι μπορούν να περιορίσουν τις αλληλεπιδράσεις μετάλλαξης. (ένα) Η μη προσθετικότητα μεταξύ ζευγών μεταλλάξεων Εγώ και ι στη φυσική κατάσταση φά ορίζει την επιστατική μήτρα Δ Δ F i j⁠ . (σι) Οι επιστατικές συζεύξεις βρίσκονται σε πολλές κλίμακες, από μέσα σε μία μόνο πρωτεΐνη έως σε όλο το γονιδίωμα. (ντο, ρε) Αντιπαραβάλλουμε την επίσταση σε συστήματα με ποιοτικά διαφορετικά φυσικός δυναμική. Μερικά βιολογικά συστήματα (ρε) δείχνουν φυσικά ένα μεγάλο κενό στο φάσμα των χρονοδιαγραμμάτων χαλάρωσης, δηλαδή, ορισμένοι τρόποι χαλάρωσης (πορτοκαλί) είναι πολύ πιο αργοί από άλλους. (μι) Υποστηρίζουμε ότι χωρίς αργές λειτουργίες όπως στο (ντο), η επίδραση των μεταλλάξεων είναι ιδιότυπη στον υψηλών διαστάσεων χώρο διαμόρφωσης του συστήματος (π.χ. οι μοριακές συντεταγμένες όλων των ατόμων σε μια πρωτεΐνη). (φά) Αντίθετα, με αργή λειτουργία όπως στο (ρε), υποστηρίζουμε ότι η επίδραση των μεταλλάξεων περιορίζεται κυρίως στον υποχώρο χαμηλής διάστασης (πορτοκαλί) που ορίζεται από την αργή λειτουργία. Κατά συνέπεια, αν και οι επιστατικές συζεύξεις μεταξύ μεταλλάξεων (Εγώ, ι) ή (Μ, n) μπορεί ακόμα να είναι τόσο δυνατή όσο στο (μι), σχετίζονται πλέον μεταξύ τους μέσω της μη γραμμικότητας της συνάρτησης καταλληλότητας φά (μωβ περιγράμματα) κατά μήκος της αργής λειτουργίας, που οδηγεί σε σφαιρική επίσταση.

Οι αργοί φυσικοί τρόποι μπορούν να περιορίσουν τις αλληλεπιδράσεις μετάλλαξης. (ένα) Η μη προσθετικότητα μεταξύ ζευγών μεταλλάξεων Εγώ και ι στη φυσική κατάσταση φά ορίζει την επιστατική μήτρα Δ Δ F i j⁠ . (σι) Οι επιστατικές συζεύξεις βρίσκονται σε πολλές κλίμακες, από μέσα σε μία μόνο πρωτεΐνη έως σε όλο το γονιδίωμα. (ντο, ρε) Αντιπαραβάλλουμε την επίσταση σε συστήματα με ποιοτικά διαφορετικά φυσικός δυναμική. Μερικά βιολογικά συστήματα (ρε) δείχνουν φυσικά ένα μεγάλο κενό στο φάσμα των χρονοδιαγραμμάτων χαλάρωσης, δηλαδή, ορισμένοι τρόποι χαλάρωσης (πορτοκαλί) είναι πολύ πιο αργοί από άλλους. (μι) Υποστηρίζουμε ότι χωρίς αργές λειτουργίες όπως στο (ντο), η επίδραση των μεταλλάξεων είναι ιδιότυπη στον υψηλών διαστάσεων χώρο διαμόρφωσης του συστήματος (π.χ. οι μοριακές συντεταγμένες όλων των ατόμων σε μια πρωτεΐνη). (φά) Αντίθετα, με αργή λειτουργία όπως στο (ρε), υποστηρίζουμε ότι η επίδραση των μεταλλάξεων περιορίζεται κυρίως στον υποχώρο χαμηλής διάστασης (πορτοκαλί) που ορίζεται από την αργή λειτουργία. Κατά συνέπεια, αν και οι επιστατικές συζεύξεις μεταξύ μεταλλάξεων (Εγώ, ι) ή (Μ, n) μπορεί ακόμα να είναι τόσο δυνατός όσο στο (μι), σχετίζονται πλέον μεταξύ τους μέσω της μη γραμμικότητας της συνάρτησης καταλληλότητας φά (μωβ περιγράμματα) κατά μήκος της αργής λειτουργίας, που οδηγεί σε σφαιρική επίσταση.

Ωστόσο, πρόσφατες αναλύσεις δεδομένων βαθιάς μεταλλαξιογένεσης (Otwinowski 2018 Otwinowski et al. 2018 Sailer and Harms 2018) έχουν προτείνει ότι η επίσταση σε ορισμένα πραγματικά βιολογικά συστήματα μπορεί αντί αυτού να είναι πολύ περιορισμένη. Γνωστή ως καθολική ή μη ειδική επίσταση (Starr and Thornton 2016), μια τέτοια επίσταση παίρνει τη μορφή μιας συνολικής μη γραμμικότητας που παραμορφώνει ένα υποκείμενο προσθετικό χαρακτηριστικό. Για παράδειγμα, οι ίδιες οι μεταλλάξεις μπορεί να είναι αποτελεσματικά προσθετικές στον προσδιορισμό της ενέργειας αναδίπλωσης μι μιας πρωτεΐνης, αλλά σταθερότητα αναδίπλωσης, ποσοτικοποιημένη από μια μη γραμμική συνάρτηση φά(μι) ενέργειας (π.χ., f ~ exp ( − E / k BT ) ⁠ , ωστόσο θα δείξει ισχυρή επίσταση (Otwinowski 2018). Σε αυτήν την περίπτωση, μόνο μερικοί ανεξάρτητοι αριθμοί — και επομένως μόνο λίγες μετρήσεις — αρκούν για να προσδιοριστούν όλοι οι άλλοι Επιπλέον, οι εξελικτικές συνέπειες της παγκόσμιας επίστασης είναι επίσης διαφορετικές: Το τοπίο φυσικής κατάστασης αναμένεται να είναι λιγότερο τραχύ και πιο εύκολο στην πλοήγηση (Kryazhimskiy et al. 2014).

Ποιοι είναι οι μηχανιστικοί προσδιοριστικοί παράγοντες της περιορισμένης επίστασης ( DePristo et al. 2005 Lehner 2011 Sailer and Harms 2017 Otwinowski 2018 Domingo et al. 2019); Δηλαδή, ποια είδη υποκείμενων φυσικών αλληλεπιδράσεων ή μηχανισμών δημιουργούν μια εντελώς στιβαρή ή «συγκεκριμένη» (Starr and Thornton 2016), επίσταση –με συνοδευτική απρόβλεπτη και πολυπλοκότητα– έναντι αλληλεπιδράσεων που δημιουργούν μια απλουστευμένη παγκόσμια επίσταση; Μια προφανής απάντηση είναι ότι οι ισχυρές και άμεσες φυσικές αλληλεπιδράσεις προκαλούν συγκεκριμένη επίσταση, ενώ οι μη αλληλεπιδρώντες ή ασθενώς αλληλεπιδρώντες θέσεις (π.χ. πρόσθετες συνεισφορές στην ελεύθερη ενέργεια [Otwinowski 2018]), με μια μη γραμμικότητα που εισάγεται αλλού (π.χ. στη μέτρηση ή στη συσχέτιση function to fitness [Lehner 2011]), οδηγούν σε παγκόσμια επίσταση. Αν και οι αδύναμες αλληλεπιδράσεις σίγουρα οδηγούν σε συνολική ή καθόλου επίσταση, πολλές περιπτώσεις ενδιαφέροντος στη βιολογία περιλαμβάνουν ισχυρές φυσικές αλληλεπιδράσεις, όπως στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ υπολειμμάτων στον συμπαγή πυρήνα μιας δομής πρωτεΐνης.

Εδώ, υποστηρίζουμε ότι η σφαιρική επίσταση μπορεί να προκύψει γενικά σε βιολογικά συστήματα, εάν είναι μακροχρόνια φυσικός Η δυναμική - η απόκρισή τους σε παροδικές διαταραχές - περιγράφεται μόνο από λίγους συλλογικούς βαθμούς ελευθερίας. Αυτά περιλαμβάνουν πρωτεΐνες με μερικούς «μαλακούς» μηχανικούς ή δονητικούς τρόπους, καθώς και γονιδιακά ρυθμιστικά δίκτυα των οποίων τα επίπεδα έκφρασης χαλαρώνουν κυρίως κατά μήκος μερικών αργών συλλογικών τρόπων. Δείχνουμε ότι αυτά τα συστήματα παρουσιάζουν μια στερεότυπη απόκριση στις μεταλλάξεις, με συνδυασμούς μεταλλάξεων που αναγκάζονται να αλληλεπιδρούν μόνο μέσω των λίγων αργών συλλογικών φυσικών τρόπων. Αυτό, με τη σειρά του, συνεπάγεται σφαιρική επίσταση, την οποία, σε μια προσέγγιση μικρής διαταραχής, διαγιγνώσκουμε με μειωμένη κατάταξη της επιστατικής μήτρας: δηλαδή, τη μήτρα των επιστατικών αλληλεπιδράσεων ανά ζεύγη Ο ( N 2 ) μεταξύ Ν Οι μεταλλάξεις καθορίζονται εξ ολοκλήρου με αριθμούς O ( N ). Τα αντίστοιχα τοπία εξελικτικής φυσικής κατάστασης φαίνεται ότι είναι λιγότερο τραχιά και ευκολότερα στην πλοήγηση, γεγονός που υποδηλώνει ότι η «εξελικτικότητα» μπορεί να επιλεγεί επιλέγοντας έναν διαχωρισμό βιοφυσικών χρονοδιαγραμμάτων.

Τα επιχειρήματά μας ισχύουν για μεταλλάξεις που έχουν μικρή επίδραση στη φυσική δομή σε αυτό το όριο, η καθαρή δομική επίδραση πολλαπλών μεταλλάξεων είναι αθροιστική, παρόλο που η συνάρτηση ή οποιαδήποτε φυσική ιδιότητα (π.χ. καταλυτική απόδοση, συγγένεια δέσμευσης και σταθερότητα) μπορεί να είναι ισχυρή διαταραγμένο και ως εκ τούτου είναι έντονα μη προσθετικό. Στο υπόβαθρο μιας αργής λειτουργίας, διαπιστώνουμε ότι τέτοιες μεταλλάξεις διαταράσσουν το βιολογικό σύστημα κατά μήκος μιας πολλαπλής χαμηλής διάστασης, σύμφωνα με δομικά δεδομένα για πρωτεΐνες και πρωτεομικά δεδομένα σε Escherichia coli.

Συγκεκριμένα, αν και κάνουμε υποθέσεις σχετικά με μεταλλάξεις, η ανάλυσή μας ισχύει ευρέως σε μια μεγάλη κατηγορία λειτουργιών φυσικής κατάστασης και μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε άλλα μη μεταλλαγμένα, υψηλής τάξης συστήματα αλληλεπίδρασης στη βιολογία, όπως οι αλληλεπιδράσεις φαρμάκων (Yeh et al. 2006 Chait et al. 2007 Wood et al. 2012) ή οικολογικά δίκτυα ( Grilli et al. 2017 Sanchez-Gorostiaga et al. 2018). Συνολικά, τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν μια φυσική προέλευση για περιορισμένη εξελικτική επίσταση και εξορθολογίζουν την εμφάνιση αργών, συλλογικών τρόπων στις πρωτεΐνες και τα βιολογικά δίκτυα.


Πλειοτροπία

Ορισμένα γονίδια επηρεάζουν περισσότερα από ένα φαινοτυπικά χαρακτηριστικά. Αυτό ονομάζεται πλειοτροπία . Υπάρχουν πολυάριθμα παραδείγματα πλειοτροπίας σε ανθρώπους. Γενικά περιλαμβάνουν σημαντικές πρωτεΐνες που απαιτούνται για την κανονική ανάπτυξη ή λειτουργία περισσότερων του ενός οργάνων συστημάτων. Ένα παράδειγμα πλειοτροπίας στους ανθρώπους συμβαίνει με το γονίδιο που κωδικοποιεί την κύρια πρωτεΐνη του κολλαγόνου, μια ουσία που βοηθά στο σχηματισμό οστών. Αυτή η πρωτεΐνη είναι επίσης σημαντική στα αυτιά και τα μάτια. Οι μεταλλάξεις στο γονίδιο έχουν ως αποτέλεσμα προβλήματα όχι μόνο στα οστά, αλλά και σε αυτά τα αισθητήρια όργανα, με τον τρόπο που ανακαλύφθηκαν τα πλειοτροπικά αποτελέσματα του γονιδίου.

Ένα άλλο παράδειγμα πλειοτροπίας εμφανίζεται με δρεπανοκυτταρική αναιμία. Αυτή η υπολειπόμενη γενετική διαταραχή εμφανίζεται όταν υπάρχει μια μετάλλαξη στο γονίδιο που κανονικά κωδικοποιεί την πρωτεΐνη των ερυθρών αιμοσφαιρίων που ονομάζεται αιμοσφαιρίνη. Τα άτομα με τη διαταραχή έχουν δύο αλληλόμορφα για τη δρεπανοκυτταρική αιμοσφαιρίνη, τα οποία ονομάζονται έτσι για το σχήμα του δρεπανιού (που απεικονίζεται στην Εικόνα 5.14.6) που παίρνουν τα ερυθρά αιμοσφαίρια τους υπό ορισμένες συνθήκες (όπως η σωματική άσκηση). Τα δρεπανοειδή ερυθρά αιμοσφαίρια φράζουν τα μικρά αιμοφόρα αγγεία, προκαλώντας πολλαπλά φαινοτυπικά αποτελέσματα, συμπεριλαμβανομένης της καθυστέρησης της σωματικής ανάπτυξης, ορισμένων οστικών παραμορφώσεων, νεφρικής ανεπάρκειας και εγκεφαλικών επεισοδίων.

Εικόνα 5.14.6 Για σύγκριση, το δρεπανόμορφο ερυθρό αιμοσφαίριο στα αριστερά φαίνεται δίπλα σε πολλά φυσιολογικά ερυθρά αιμοσφαίρια.

Ορισμένα γονίδια επηρεάζουν την έκφραση άλλων γονιδίων. Αυτό ονομάζεται επίσταση . Η επίσταση είναι παρόμοια με την κυριαρχία, με τη διαφορά ότι εμφανίζεται μεταξύ διαφορετικών γονιδίων, παρά μεταξύ διαφορετικών αλληλόμορφων για το ίδιο γονίδιο.

Ο αλμπινισμός είναι ένα παράδειγμα επίστασης. Ένα άτομο με αλμπινισμό δεν έχει ουσιαστικά καμία χρωστική ουσία στο δέρμα. Η πάθηση οφείλεται σε ένα εντελώς διαφορετικό γονίδιο από τα γονίδια που κωδικοποιούν το χρώμα του δέρματος. Ο αλβινισμός εμφανίζεται επειδή μια πρωτεΐνη που ονομάζεται τυροσινάση, η οποία είναι απαραίτητη για την παραγωγή της φυσιολογικής χρωστικής του δέρματος, δεν παράγεται, λόγω γονιδιακής μετάλλαξης. Εάν ένα άτομο έχει τη μετάλλαξη του αλμπινισμού, δεν θα έχει καμία χρωστική του δέρματος, ανεξάρτητα από τα γονίδια του χρώματος του δέρματος που κληρονόμησαν.

Χαρακτηριστικό: Το ανθρώπινο σώμα μου

Γνωρίζετε τον τύπο αίματος ABO σας; Σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, η γνώση αυτής της πολύτιμης πληροφορίας θα μπορούσε ενδεχομένως να σώσει τη ζωή σας. Εάν χρειαστείτε ποτέ μετάγγιση αίματος, είναι ζωτικής σημασίας να λάβετε αίμα που να ταιριάζει με τον δικό σας τύπο αίματος. Γιατί; Εάν το αίμα που μεταγγίζεται στο σώμα σας περιέχει ένα αντιγόνο που δεν περιέχει το δικό σας αίμα, τα αντισώματα στο πλάσμα του αίματός σας (το υγρό μέρος του αίματός σας) θα αναγνωρίσουν το αντιγόνο ως ξένο προς το σώμα σας και θα προκαλέσουν μια αντίδραση που ονομάζεται συγκόλληση. Σε αυτή την αντίδραση, τα μεταγγιζόμενα ερυθρά αιμοσφαίρια θα συσσωρευτούν μαζί. Η αντίδραση συγκόλλησης είναι σοβαρή και δυνητικά θανατηφόρα.

Η γνώση των αντιγόνων και των αντισωμάτων που υπάρχουν σε κάθε έναν από τους τύπους αίματος ABO θα σας βοηθήσει να καταλάβετε ποιον τύπο αίματος μπορείτε να λάβετε με ασφάλεια εάν χρειαστείτε μετάγγιση. Αυτές οι πληροφορίες φαίνονται στο Σχήμα 5.14.7 για όλους τους τύπους αίματος ABO. Εάν έχετε ομάδα αίματος Α, αυτό σημαίνει ότι τα ερυθρά αιμοσφαίρια σας έχουν το αντιγόνο Α και ότι το πλάσμα του αίματός σας περιέχει αντισώματα αντι-Β. Εάν επρόκειτο να λάβετε μετάγγιση αίματος τύπου Β ή τύπου ΑΒ, τα οποία έχουν και τα δύο το αντιγόνο Β, τα αντισώματα αντι-Β θα επιτεθούν στα μεταγγιζόμενα ερυθρά αιμοσφαίρια, προκαλώντας συγκόλληση.

Εικόνα 5.14.7 Αντιγόνα και αντισώματα στους τύπους αίματος ABO.

Ίσως έχετε ακούσει ότι τα άτομα με ομάδα αίματος Ο ονομάζονται «καθολικοί δότες» και ότι τα άτομα με ομάδα αίματος ΑΒ ονομάζονται καθολικοί λήπτες. Τα άτομα με ομάδα αίματος Ο δεν έχουν ούτε αντιγόνα Α ούτε Β στο αίμα τους, επομένως εάν το αίμα τους μεταγγιστεί σε κάποιον με διαφορετικό τύπο αίματος ABO, δεν προκαλεί ανοσολογική αντίδραση, που σημαίνει ότι μπορούν να δωρίσουν αίμα σε οποιονδήποτε. Από την άλλη πλευρά, τα άτομα με ομάδα αίματος ΑΒ δεν έχουν αντισώματα αντι-Α ή αντι-Β στο αίμα τους, επομένως μπορούν να λάβουν μετάγγιση αίματος από οποιονδήποτε. Ποιοι τύποι αίματος μπορούν να λάβουν με ασφάλεια μετάγγιση αίματος τύπου ΑΒ και ποια ομάδα αίματος μπορούν να ληφθούν με ασφάλεια από άτομα με ομάδα αίματος Ο;


Δες το βίντεο: BEST FILM 48HFP ATHENS 2009 Ομάδα BLIND MICE ΤΙΤΛΟΣ ΤΑΙΝΙΑΣ 11 (Φεβρουάριος 2023).