Нулевой аллель - Null allele

Нуль - аллель является нефункциональной аллелью (а вариант гена ) , вызванной генетической мутацией . Такие мутации могут вызвать полное отсутствие продукции связанного генного продукта или продукта, который не функционирует должным образом; в любом случае аллель можно считать нефункциональным. Нулевой аллель нельзя отличить от делеции всего локуса только на основании фенотипического наблюдения.

Мутантный аллель, не продуцирующий РНК- транскрипт, называется нулевым РНК (показано Нозерн-блоттингом или ДНК-секвенированием делеционного аллеля), а аллель, не продуцирующий белок , называется нулевым белком (показано вестерн-блоттингом ). Генетический нуль или аморфный аллель имеет такой же фенотип , когда гомозиготный , как при гетерозиготных с дефицитом , что приводит к нарушению локуса в вопросе. Генетический нулевой аллель может быть как нулевым белком, так и нулевым РНК, но также может выражать нормальные уровни продукта гена, который не функционирует из-за мутации.

Нулевые аллели могут иметь летальные последствия в зависимости от важности мутировавшего гена. Например, мыши, гомозиготные по нулевому аллелю инсулина, умирают от 48 до 72 часов после рождения. Нулевые аллели также могут иметь положительные эффекты, такие как повышенный индекс урожая полукарликового риса зеленой революции, вызванный нулевыми аллелями в GA20ox-2.

Свидетельство

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

Нулевой микросателлитный аллель - это аллель микросателлитного локуса, который не амплифицируется до обнаруживаемых уровней в тесте полимеразной цепной реакции . Микросателлитные области обычно характеризуются короткими повторяющимися последовательностями нуклеотидов. Праймеры , специфичные для определенного локуса, используются в ПЦР-амплификации для связывания с этими повторами нуклеотидных последовательностей и используются в качестве генетических маркеров. Праймеры отжигаются на любом конце локуса и происходят от исходных организмов в геномной библиотеке. Отклонение от эталонных последовательностей (из-за генетических мутаций) приводит к плохому отжигу праймеров, так что маркер нельзя использовать, представляющий нулевой аллель.

Анализ отцовства

Убедительные доказательства наличия нулевых аллелей были впервые обнаружены при анализе медведей в 1995 году. В этом анализе было определено, что известный родитель был гомозиготным по определенному локусу, но произвел потомство, которое выражало другой «гомозиготный» генотип. Этот результат привел к выводу, что родитель и потомство были гетерозиготными по изучаемому локусу.

Примеры

Нулевые аллели или гены были изучены у различных организмов, от красных сосен Миннесоты до Drosophila melanogaster и мышей. Нулевые аллели трудно идентифицировать, потому что гетерозиготный индивидуум по одному нулевому аллелю и одному активному аллелю фенотипически неотличим от гомозиготного индивидуума с обоими активными аллелями. Другими словами, нулевой аллель может быть идентифицирован только с фенотипической точки зрения, если индивидуум гомозиготен по нулевому аллелю. Исследователи смогли обойти эту проблему с помощью детального электрофореза , гелевых анализов и хромосомных манипуляций.

  1. Allendorf et al. изучили ферментативную активность одного и того же вида семян красной сосны, собранных с двух разных древостоев в Миннесоте. Две группы деревьев рассматривались как одна популяция, поскольку не наблюдались отклонения от ожидаемой частоты генотипов, как можно было бы ожидать, если бы популяции расходились друг от друга. Многие различные локусы были протестированы на ферментативную активность с использованием специальной техники гель-электрофореза. Аллели, продуцирующие фермент, не обладающий каталитической активностью, были обозначены как нулевые аллели. Всего было протестировано 27 локусов у красных сосен, и в 3 из этих локусов были обнаружены нулевые аллели.
  2. Популяция Drosophila melanogaster из Роли, Северная Каролина, была генетически изменена Voelker et al. в 1980 г. для определения наличия и частоты нулевых аллелей. Эксперимент состоял в том, чтобы сделать хромосому дикой мухи гетерозиготной, используя варианты подвижности в наблюдаемом локусе. Если манипулируемый аллель (теперь гетерозиготный) не представлял гетерозиготного фенотипа, предполагалось, что аллель нулевой. Эти потенциальные нулевые аллели были затем подтверждены, когда они не давали гетерозиготного электрофоретического паттерна. Всего было протестировано 25 локусов, 5 из которых были X-сцепленными, а остальные 20 аутосомными. В X-сцепленных локусах нулевых аллелей обнаружено не было, но 13 из 20 аутосомных локусов содержали нулевые аллели.
  3. Во многих различных экспериментах использовались генетические манипуляции для индукции мутантов нулевого аллеля в популяциях мышей, чтобы наблюдать последствия различных комбинаций аллелей в определенных локусах. В двух таких экспериментах изучалась роль инсулиноподобного фактора роста ( Igf ) в эмбриональном развитии мышей. Эксперименты различались только исследуемым геном - Igf-1 и Igf-2 . В обоих экспериментах использовался процесс mutageneis, при котором изменялось генетическое содержание организма, для получения особей с различными комбинациями нулевых мутаций. Наблюдая за последствиями различных комбинаций неактивных аллелей, исследователи смогли установить роль инсулиноподобных факторов роста в развитии мышей. Эксперимент с участием Igf-1 показал, что он не только играет роль после рождения, но и играет фундаментальную роль в развитии эмбриона и дифференцировке клеток.
  4. Одним из примеров нулевой аллель является «O» тип крови аллель в организме человека А, В и О системы крови . В аллели для A- антигена и B-антигена кодоминирует , таким образом , они оба фенотипически выражены , если присутствуют оба. Однако аллель для группы крови O представляет собой мутированную версию аллеля для A-антигена с изменением одной пары оснований из-за генетической мутации . Белок , кодируемый аллель O ферментативно неактивный и , следовательно , аллель О выражается фенотипический в гомозиготных ОО лицах , как отсутствие какого - либо антигена в крови. Таким образом, мы можем рассматривать аллель группы крови O как нулевой аллель.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Питер., Snustad, D. (2012). Генетика . Симмонс, Майкл Дж. (6-е изд., Международная студенческая версия). Сингапур: Wiley. ISBN 978-1118092422. OCLC  770517281 .
  2. ^ 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 мышей, гомозиготных по нулевому аллелю гена рецептора инсулина». Генетика природы . 12 (1): 106–9. DOI : 10.1038 / ng0196-106 . PMID  8528241 . S2CID  5610177 .
  3. ^ Монро, Дж. Грей; Маккей, Джон; Вейгель, Детлеф; Наводнение, Падраик (11 февраля 2021 г.). «Популяционная геномика адаптивной потери функции» . Наследственность . 126 (3): 383–395. DOI : 10.1038 / s41437-021-00403-2 . PMC  7878030 . PMID  33574599 .
  4. ^ Сасаки; Асикари; Уегучи-Танака; Ито; Нисимура; Свапан; Исияма; Сайто; Кобаяши; Хуш; Китано (2002). «Мутантный ген синтеза гиббереллина в рисе». Природа . 416 (6882): 701–702. DOI : 10.1038 / 416701a . PMID  11961544 . S2CID  4414560 .
  5. ^ a b c d Дакин, Э. Э.; Avise, JC (2004-08-04). «Микросателлитные нулевые аллели в анализе отцовства» . Наследственность . 93 (5): 504–509. DOI : 10.1038 / sj.hdy.6800545 . ISSN  1365-2540 . PMID  15292911 .
  6. ^ a b Приммер, CR; Møller, AP; Эллегрен, Х. (август 1995 г.). «Устранение генетических отношений с помощью микросателлитных маркеров: система проверки отцовства ласточки Hirundo rustica». Молекулярная экология . 4 (4): 493–498. DOI : 10.1111 / j.1365-294x.1995.tb00243.x . ISSN  0962-1083 . PMID  8574445 . S2CID  28574614 .
  7. ^ a b Paetkau, D .; Стробек, К. (1995-08-01). «Молекулярные основы и эволюционная история микросателлитного нулевого аллеля у медведей». Молекулярная экология . 4 (4): 519–520. DOI : 10.1111 / j.1365-294x.1995.tb00248.x . ISSN  1365-294X . PMID  8574449 . S2CID  33072622 .
  8. ^ a b c d Allendorf, Fred W .; Knudsen, Kathy L .; Блейк, Джордж М. (март 1982). «Частоты нулевых аллелей в локусах ферментов в природных популяциях Ponderosa и Red Pine» . Генетика . 100 (3): 497–504. DOI : 10.1093 / генетика / 100.3.497 . ISSN  0016-6731 . PMC  1201825 . PMID  17246067 .
  9. ^ a b Voelker, RA; Лэнгли, Швейцария; Браун, AJ; Охниши, С .; Диксон, В .; Montgomery, E .; Смит, SC (февраль 1980 г.). «Нулевые ферменты аллели в естественных популяциях Drosophila melanogaster: частоты в популяции Северной Каролины» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 77 (2): 1091–1095. Bibcode : 1980PNAS ... 77.1091V . DOI : 10.1073 / pnas.77.2.1091 . ISSN  0027-8424 . PMC  348430 . PMID  16592770 .
  10. ^ а б в г Лю, JP; Baker, J .; Perkins, AS; Робертсон, EJ; Эфстратиадис, А. (1993-10-08). «Мыши, несущие нулевые мутации генов, кодирующих инсулиноподобный фактор роста I (Igf-1) и рецептор IGF типа 1 (Igf1r)». Cell . 75 (1): 59–72. DOI : 10.1016 / s0092-8674 (05) 80084-4 . ISSN  0092-8674 . PMID  8402901 . S2CID  42023430 .
  11. ^ Клейтон, JW; Третьяк Д.Н. (1972-08-01). «Аминно-цитратные буферы для контроля pH при электрофорезе в крахмальном геле». Журнал Совета по исследованиям рыболовства Канады . 29 (8): 1169–1172. DOI : 10.1139 / f72-172 . ISSN  0015-296X .
  12. ^ a b Рэйт, Кристофер Дж .; Вертер, Джордж А. (1995-10-01). «Инсулиноподобный фактор роста-I и эпидермальный фактор роста регулируют белок-3, связывающий инсулиноподобный фактор роста (IGFBP-3) в клеточной линии кератиноцитов человека HaCaT» . Журнал следственной дерматологии . 105 (4): 602–607. DOI : 10.1111 / 1523-1747.ep12323716 . PMID  7561166 .
  13. ^ Дин, Лаура (2005). Группа крови АВО . Национальный центр биотехнологической информации (США).