5.6. Плейотропия генов

Я

Рис. 66. Плейотропный характер проявления мутантного гена lozenge-clawless у Drosophila melanogaster:

Справа - аномальные фены (1-10) мутантов; слева - фены нормального дикого типа (+/+); 1 - третий членик антенн укорочен и отсутствуют сенсиллы; 2 - глаз ромбической формы; 3 - глаз янтарного цвета; 4 - глаз пигментирован по краям; 5 - отсутствуют фасетки и глыбки пигмента; 6 - сенсиллы на щупиках редуцированы; 7 - аномальные коготки; 8 - отсутствие ряда структур женского полового аппарата; 9 - стерильность; 10а, б, в - различия по трём фосфоресцирующим веществам глаз

вления взаимодействия генов указывают на целостность генотипа особи. Из взаимосвязи генов в пределах единого генотипа следует, что один ген может оказывать влияние на развитие нескольких признаков. Такоемножественное действие гена названо плейотропией. При плейотропии гены взаимодействуют на уровне продуктов контролируемых ими реакций: каждый ген кодирует синтез определённого фермента для осуществления конкретного этапа метаболизма. Нарушения метаболизма на предшествующем этапе отразятся на последующих этапах нескольких, как правило, «переплетающихся» друг с другом биохимических превращений и, следовательно, повлияют на развитие сразу нескольких элементарных признаков (рис. 66).

Плейотропный эффект характерен для большинства генов и, особенно, генных мутаций. Так, доминантная мутация, вызывающая арахнодактилию (синдром «паучьи пальцы») обусловливает, наряду с изменениями пальцев рук и ног, также вывихи хрусталика глаза и врождённые пороки сердца. Рецессивная мутация гена вызывает не только такое заболевание как галактоземия, но и ведёт к слабоумию, циррозу печени и слепоте. Плейотропные свойства проявляет также рецессивный ген фенилкетонурии: гомозиготные по этому гену люди отличаются от нормальных уровнем содержания фенилаланина в крови, коэффициентом умственного развития (IQ), размером головы, интенсивностью цвета волос.

Плейотропное проявление летальной мутации, приводящей к различным патологическим изменениям у крысят, описано у крыс. Среди них: сужение просвета трахей, утолщение рёбер, хроническое кислородное голодание, затруднение кровообращения в лёгких, ненормальное положение зубов, невозможность сосания молока, смерть. На первый взгляд кажется, что большинство этих изменений не имеют ничего общего друг с другом. Однако, как выяснилось, все эти изменения являются следствием одной и той же причины. Произошедшая мутация вызвала нарушение развития хрящевой ткани, следствием чего и стали отмеченные отклонения в развитии всего организма:

5.7. Множественный аллелизм

Эукариотические организмы обладают в норме только двумя аллельными генами, локализованными в двух гомологичных (отцовской и материнской) хромосомах. Однако различные мутации этого гена накапливаются в популяции организмов в виде множества состояний гена. Присутствие в генофонде вида трёх и более различных аллелей гена получило название множественного аллелизма. У дрозофилы, например, известно около 150 мутаций гена vermilion или около 350 мутаций гена white. При этом все мутации vermilion имеют одинаковый фенотип. Фенотипы мутантов гена white варьируют в очень широких пределах от нормального цвета глаз до полного отсутствия пигмента:

Аллель	Цвет глаз
w+	красные глаза (дикий тип)
wRr	цвет как у дикого типа - красный
wco	коралловый
wbl	цвет крови
wch	цвет вишни
wbf	тёмно-жёлтый
wh	цвет мёда
wa	абрикосовый
wp	пурпурный
we	эозиновый
wi	цвет слоной кости
wz	лимонно-жёлтый
wsp	мозаичный, цвет варьирует
wl	белый

В 1900 году Ланштейнером была открыта система групп крови. В 1924 году Бернштейн установил, что система групп крови AB0 контролируется серией множественных аллелей (А, В, 0) одного гена человека. Бернштейн предложил следующее объяснение генетического механизма формирования групп крови АВ0: существуют 3 аллеля одного и того же гена (А, В, 0) с шестью генотипами (00 - I группа; АА, А0 - II группа; ВВ, В0 - III группа; АВ - IV группа). Важно помнить, что любой индивид может иметь максимум 2 аллеля из серии, так как у него две гомологичные хромосомы. Дифференцировка крови человека по системе АВ0 на 4 группы основана на комбинации двух изоантигенов (А и В) в эритроцитах и двух антител ( и ) в плазме крови:

Группа крови реципиента		Антигены эритроцитов	Антитела сыворотки	Реакция агглютинации сыворотки реципиента с эритроцитами четырёх групп крови доноров
				0	А	В	АВ
I	0	0	 и 	-	+	+	+
II	А	А		-	-	+	+
III	В	В		-	+	-	+
IV	АВ	АВ	-	-	-	-	-

В ряде случаев группы крови оказываются несовместимыми. Происходит это потому, что антитело  агглютинирует эритроциты группы крови А и АВ, а антитело  - эритроциты групп крови В и АВ. Если в крови реципиента с группой крови А окажется антиген В, то наступает слипание его эритроцитов; то же произойдёт, если в кровь реципиента группы В попадают антигены донора А или АВ. Следовательно, аллели А и В кодоминируют, и каждый из них доминирует над аллелем 0.

Группы крови не изменяются в течение жизни человека, поэтому знания о характере их наследования находят практическое применение, например, в судебной медицине для исключения отцовства. Ниже приведены ожидаемы и невозможные группы крови у потомков при различном сочетании групп крови родителей:

Варианты	Группы крови родителей	Возможные группы крови потомков	Группы крови, невозможные у потомков в данном браке
1	0х0	0	А, В, АВ
2	0хА	0, А	В, АВ
3	АхА	0, А	В, АВ
4	ВхВ	0, В	А, АВ
5	АхВ	0, А, В, АВ	-
6	0хАВ	А, В	0, АВ
7	АхАВ	А, В, АВ	0
8	ВхАВ	А, В, АВ	0
9	АВхАВ	А, В, АВ	0
10	0хВ	0, В	А, АВ

В системе групп крови АВ0 существуют гены-модификаторы. Описан случай, когда эритроциты не агглютинируются ни одной из антисывороток, хотя сыворотка содержит все три агглютинина. Этот фенотип был назван «Бомбей». Пара аллельных генов-модификаторов обозначается H и h, фенотип «Бомбей» является рецессивной гомозиготой h/h.